可拉伸的电子皮肤可能赋予机器人类似于人类触觉敏感度

研究人员在得克萨斯大学奥斯汀分校开发了一种可拉伸的电子皮肤，该电子皮肤可以让机器人和其他设备具有与人类皮肤相同的柔软性和触觉敏感性，从而开辟了新的可能性，使其能够执行需要精密控制力的任务。

这项新型可伸缩的电子皮肤解决了这一新兴技术中的一个主要瓶颈。现有的电子皮肤技术在材料伸展时会失去传感精度，但这并不适用于这个新版本。

研究项目负责人、工程学院航空航天工程与工程力学系教授Nanshu Lu表示：“就像人的皮肤必须伸展和弯曲以适应我们的运动一样，电子皮肤也必须如此。” “无论我们的电子皮肤伸展多少，压力响应都不会改变，这是一个重大突破。”

研究成果发表在《Matter》杂志上。

Lu将这种可伸缩的电子皮肤视为机器手的关键组成部分，使其具有与人类手一样的柔软性和触觉敏感性。这项技术可以应用在医疗护理领域，例如机器人可以检查患者的脉搏、擦拭身体或按摩部位。

为什么需要机器护士或物理治疗师？全世界有数百万人正在变老并需要护理，而全球医疗系统提供不了如此之多的护理。

Lu表示：“如果未来老年人口比可用护理人员还多，这将在全球范围内造成危机。” “我们需要找到新的高效、温柔地照顾人的方法，而机器人是这个难题的重要组成部分。”

除了医疗领域，关心人类的机器人还可以在灾难中使用。例如，在地震或建筑倒塌中，他们可以搜索受伤和被困的人，并进行现场护理，如进行心肺复苏。

电子皮肤技术能够感知接触的压力，让附加的机器知道要使用多大的力量，例如抓取杯子或触摸人体。但是，当传统电子皮肤被拉伸时，它也会感知到变形，这种读数会产生额外的噪音，影响传感器感知压力的能力。这可能导致机器人使用过多的力量来抓取东西。

在实验中，可伸缩性使研究人员能够制作可充气的探针和夹具，从而进行各种敏感的触觉任务。充气的皮肤包裹的探针被用于准确捕捉人体的脉搏和脉搏波。放气的夹具能够紧贴杯子而不会掉下来，即使在杯内放入硬币。该装置还可以轻按脆脆的玉米饼而不会打破它。

这一发现的关键在于Lu及其合作者多年来一直在研究的创新混合响应压力传感器。传统的电子皮肤通常是电容式或电阻式，而该混合响应电子皮肤同时采用两种压力响应方式。完善这些传感器，并将其与可拉伸的绝缘材料和电极材料结合起来，使得这一电子皮肤创新成为可能。

Lu及其团队目前正在努力将这项技术应用到潜在的领域。他们正在与自然科学学院计算机科学系助理教授Roberto Martin-Martin合作，建造一个配备该电子皮肤的机器手臂。研究人员和德克萨斯大学已经为该电子皮肤技术提交了临时专利申请，Lu也愿意与机器人公司合作，将其推向市场。

文章其他作者包括工程学院Walker系的Kyoung-Ho Ha和Sangjun Kim；航空航天工程与工程力学系的Zhengjie Li、Heeyong Huh和Zheliang Wang；以及电子与计算机工程系的Hongyang Shi、Charles Block和Sarnab Bhattacharya。Ha现在是诺斯西特大学Querrey Simpson生物电子研究所的博士后研究员，而Block现在是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校计算机科学系的博士生。