新华社北京6月4日电(记者魏梦佳)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在世界上初次研制出具有仿生三维架构的新式电子皮肤体系,可在物理层面完成对压力、摩擦力和应变三种力学信号的同步解码和感知,对压力方位的感知分辨率约为0.1毫米,接近于实在皮肤。该效果日前在世界学术期刊《科学》杂志上宣布。
张一慧介绍,皮肤之所以能敏锐感知力学信号,是因为其内部有许多高密度摆放且具有三维空间散布的触觉感触细胞,能准确感知外界影响。在电子皮肤研制中,要能一起辨认和解码压力、摩擦力和应变信号,完成准确的触觉感知,极具应战。
团队初次提出具有三维架构的电子皮肤规划概念,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附近。传感器及电路在皮肤内深浅散布,其间部分传感器更接近皮肤外表,对外部作用力高度灵敏,散布于深处的传感器则对皮肤变形更为灵敏。
“比方咱们一块食指指尖巨细的电子皮肤内就具有240个金属传感器,这些传感器每个仅有两三百微米,其空间散布上与人体皮肤中触觉感触细胞的散布附近。”张一慧说,当电子皮肤接触外界物体时,其内部很多传感器会协同作业。传感器收集到的信号会通过系列传输和提取处理,再结合深度学习算法,使电子皮肤能准确感知物体的软硬和形状。
“电子皮肤其实便是仿照人类皮肤感知功用的一种新式传感器,未来可装于医疗机器人指尖进行前期治疗,还可像创可贴相同贴在人的皮肤上实时监测血氧、心率等健康数据。”张一慧以为,这款仿生三维电子皮肤为电子皮肤的研制和使用供给了新途径,在工业机器人、生物检测、生物医疗、人机交互等多方面具有宽广使用远景。