分享至
接近真實皮膚，東大團隊研發全屬性凝膠電子皮膚
近日，東南大學電子科學與工程學院教授吳俊課題組研發了一種水驅動機械性能可調的全屬性凝膠電子皮膚，可以實現多信息的集成耦合。其最新成果已在國際著名學術期刊ACS Nano在線發表。
據吳俊介紹，電子皮膚包括兩層含義，首先要具備皮膚一樣的特征，形態柔軟、可拉伸等，同時也具備皮膚一樣的功能，能夠感知到溫度、壓力等。
他表示，目前的電子皮膚研發面臨兩大挑戰，一是如何提升單個器件性能的穩定性，二是如何將多種信息進行集成耦合。通常這類工作僅覆蓋皮膚的兩種或三種屬性，距離實現皮膚般豐富的刺激感知感官和理化特性還有很大差距。“如果實現對人類皮膚的多樣物理-化學和感官特性的高效重現，則將會成為人機界面復雜多功能仿生應用的核心技術與下一代電子皮膚的革新型成果。”
基于多材料異質改性蠶絲蛋白體系，東大團隊首次提出全皮膚理化（可修復、可降解、弱酸抑菌性、防火性）—電（壓力、溫度、濕度、應變、接觸感知）復合功能屬性的電子皮膚，具備類皮膚的移植重構能力。
“我們想要在單個器件里既感知溫度信息，又感知壓力信息，還能感知剪切力等信息，這么多感知到的信息所輸出的都是電信號，那么如何區分不同電信號對應的是哪一類信息正是研發的難點所在。”吳俊解釋，觸覺傳感器被列為與光刻機、芯片并列的關鍵“卡脖子”技術之一。其中，可與生物神經系統交互的觸覺電子皮膚對智能機器人義肢、人體增強、新型人機界面至關重要。
基于團隊多年來在仿生多模軟觸覺傳感器上的研究，此次研發的新型皮膚可應用于機器人皮膚以展示其在捕獲多種刺激信息、重構配置所需功能方面的高度類皮膚屬性。同時，其類皮膚屬性具備優異的皮膚兼容性，可用于可穿戴皮膚，輔助以深度學習后還可以實現實時動態手勢識別。
“多種信息在分別感知后還需要再次融合在一起，從而建立對皮膚接觸物體/環境的更精準的認知，如溫度信息相同，但區分接觸物的堅硬度不同等。”吳俊表示，對于人來說，在處于一個陌生環境里時，我們可以借助視覺、聽覺、觸覺等多感官進行認知，而現有機器人往往更多的是依賴視覺，僅利用攝像頭來建立對周圍環境的認知，離重建機器人全感知仿生域仍有很大差距。因此，在非結構環境（即陌生環境）之下，我們需要借助這種新型電子皮膚賦予機器人多維感知能力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09851
?
