我國科學(xué)家研制出首款具仿生三維架構(gòu)的電子皮膚
更新時間：2024/6/5 9:45:28 來源：新華社CNML文字
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新華社北京6月4日電（記者魏夢佳）清華大學(xué)航天航空學(xué)院,、柔性電子技術(shù)實驗室張一慧教授課題組在國際上首次研制出具有仿生三維架構(gòu)的新型電子皮膚系統(tǒng),，可在物理層面實現(xiàn)對壓力、摩擦力和應(yīng)變?nèi)N力學(xué)信號的同步解碼和感知，對壓力位置的感知分辨率約為0.1毫米,，接近于真實皮膚,。該成果日前在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上發(fā)表。
張一慧介紹,，皮膚之所以能敏銳感知力學(xué)信號,，是因為其內(nèi)部有很多高密度排列且具有三維空間分布的觸覺感受細(xì)胞，能準(zhǔn)確感知外界刺激,。在電子皮膚研制中,，要能同時識別和解碼壓力,、摩擦力和應(yīng)變信號,，實現(xiàn)準(zhǔn)確的觸覺感知，極具挑戰(zhàn),。
團隊首次提出具有三維架構(gòu)的電子皮膚設(shè)計概念,研制出的仿生三維電子皮膚由“表皮”“真皮”和“皮下組織”構(gòu)成,，各部分質(zhì)地均與人體皮膚中的對應(yīng)層相近。傳感器及電路在皮膚內(nèi)深淺分布,，其中部分傳感器更靠近皮膚表面,，對外部作用力高度敏感，分布于深處的傳感器則對皮膚變形更為敏感,。
“比如我們一塊食指指尖大小的電子皮膚內(nèi)就擁有240個金屬傳感器,，這些傳感器每個僅有兩三百微米，其空間分布上與人體皮膚中觸覺感受細(xì)胞的分布相近,�,！睆堃换壅f，當(dāng)電子皮膚觸摸外界物體時,，其內(nèi)部眾多傳感器會協(xié)同工作,。傳感器收集到的信號會經(jīng)過系列傳輸和提取處理，再結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法,，使電子皮膚能精確感知物體的軟硬和形狀,。
“電子皮膚實際上是模仿人類皮膚感知功能的一種新型傳感器，未來可裝于醫(yī)療機器人指尖進行早期診療,，還可像創(chuàng)口貼一樣貼在人的皮膚上實時監(jiān)測血氧,、心率等健康數(shù)據(jù)�,！睆堃换壅J(rèn)為,，這款仿生三維電子皮膚為電子皮膚的研發(fā)和應(yīng)用提供了新路徑，在工業(yè)機器人,、生物檢測,、生物醫(yī)療、人機交互等多方面具有廣闊應(yīng)用前景。
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新華社北京6月4日電（記者魏夢佳）清華大學(xué)航天航空學(xué)院,、柔性電子技術(shù)實驗室張一慧教授課題組在國際上首次研制出具有仿生三維架構(gòu)的新型電子皮膚系統(tǒng)，可在物理層面實現(xiàn)對壓力,、摩擦力和應(yīng)變?nèi)N力學(xué)信號的同步解碼和感知,，對壓力位置的感知分辨率約為0.1毫米，接近于真實皮膚,。該成果日前在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上發(fā)表,。
張一慧介紹，皮膚之所以能敏銳感知力學(xué)信號,，是因為其內(nèi)部有很多高密度排列且具有三維空間分布的觸覺感受細(xì)胞,，能準(zhǔn)確感知外界刺激。在電子皮膚研制中,，要能同時識別和解碼壓力,、摩擦力和應(yīng)變信號，實現(xiàn)準(zhǔn)確的觸覺感知,，極具挑戰(zhàn),。
團隊首次提出具有三維架構(gòu)的電子皮膚設(shè)計概念,研制出的仿生三維電子皮膚由“表皮”“真皮”和“皮下組織”構(gòu)成，各部分質(zhì)地均與人體皮膚中的對應(yīng)層相近,。傳感器及電路在皮膚內(nèi)深淺分布，其中部分傳感器更靠近皮膚表面,，對外部作用力高度敏感,，分布于深處的傳感器則對皮膚變形更為敏感。
“比如我們一塊食指指尖大小的電子皮膚內(nèi)就擁有240個金屬傳感器,，這些傳感器每個僅有兩三百微米,，其空間分布上與人體皮膚中觸覺感受細(xì)胞的分布相近�,！睆堃换壅f,，當(dāng)電子皮膚觸摸外界物體時，其內(nèi)部眾多傳感器會協(xié)同工作,。傳感器收集到的信號會經(jīng)過系列傳輸和提取處理,，再結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，使電子皮膚能精確感知物體的軟硬和形狀,。
“電子皮膚實際上是模仿人類皮膚感知功能的一種新型傳感器,，未來可裝于醫(yī)療機器人指尖進行早期診療，還可像創(chuàng)口貼一樣貼在人的皮膚上實時監(jiān)測血氧,、心率等健康數(shù)據(jù),。”張一慧認(rèn)為,，這款仿生三維電子皮膚為電子皮膚的研發(fā)和應(yīng)用提供了新路徑,，在工業(yè)機器人,、生物檢測、生物醫(yī)療,、人機交互等多方面具有廣闊應(yīng)用前景,。
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