仿生三维电子皮肤在触摸柠檬感知其软硬程度 (受访者供图)
清华大学航天航空学院、柔性电子技术实验室张一慧教授课题组研制出“世界首款”具有仿生三维架构的新型电子皮肤系统,可在物理层面实现对压力、摩擦力和应变三种力学信号的同步解码和感知,对压力位置的感知分辨率约为0.1毫米,接近于真实皮肤。
研究成果日前已发表在国际学术期刊《科学》杂志上。
团队首次提出具有三维架构的电子皮肤设计概念,研制出的仿生三维电子皮肤由“表皮”“真皮”和“皮下组织”构成,各部分质地均与人体皮肤中的对应层相近。
大量传感器及电路在这款电子皮肤内深浅分布,这些传感器每个仅两三百微米,其空间分布上也与人体皮肤中触觉感受细胞的分布相近。当电子皮肤触摸外界物体时,其内部众多传感器会协同工作,并经过系列传输和提取处理,再结合深度学习算法,最终精确感知物体的软硬和形状。
这种新型传感器,未来可安装于医疗机器人指尖,对病患进行早期诊疗,还可像创可贴一样贴在人的皮肤上实时监测血氧、心率等健康数据。该研究为电子皮肤的研发和应用提供了新路径,在工业机器人、生物检测、生物医疗、人机交互等多方面具有广阔应用前景。