电子皮肤——让机器拥有触觉的柔性传感器

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电子皮肤

科幻电影里,机械手贴上薄薄一层“皮肤”就能感知温度与触感;如今,这种“电子皮肤”正在实验室里成为现实。它是一种柔性电子器件,把传感器、电路和能量单元集成在比保鲜膜还薄的柔性基底上,可以像创可贴一样贴附在人体或机器表面。

它靠什么“感知”

电子皮肤的核心是各类柔性传感器:压阻式和电容式结构负责感知压力与形变,热敏材料捕捉温度变化,还有一些体系能响应湿度、心率甚至化学物质。当外界刺激出现时,材料内部的电阻或电容发生微小变化,经过电路转译,就变成了可以被机器“读懂”的信号。

在哪里已经用上了

在医疗领域,电子皮肤贴片可以连续监测心率、血氧和体温,比传统设备更贴合、更舒适;在机器人领域,装配电子皮肤的机械手能感知抓握力度,拿鸡蛋时不再“手滑”或捏碎;在可穿戴设备中,它也在让健康监测从“手表式”走向“创可贴式”。

还差什么

目前电子皮肤仍面临三个挑战:一是耐久性,反复弯折拉伸后传感精度会漂移;二是供能,柔性电池的续航和安全性仍需突破;三是数据处理,海量触觉信号如何在边缘端实时解读,还需要更聪明的算法。随着柔性材料与柔性电路工艺的进步,这些问题正在被逐个攻克。

可以想见,未来几年,电子皮肤会先在医疗监测和康复辅助领域落地,再逐步进入消费电子。当机器拥有了“触觉”,人机交互的边界将被重新定义。

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