【編者按】奶爸奶媽們請聽這個福音,科學家在“換尿布機器人”的研制道路上又跨出一步:人工皮膚能感知干濕了掏手,這可是會換尿布的基本技能哦攀驶。
韓國研究人員新近試成的人工皮膚,可謂相當聰明聂袱。它像真皮膚那樣有彈性溯内,能感知壓力、溫度和濕度欠捶。它甚至內置有加熱元件闷畸,讓人感覺更像活的組織。研究人員將這種人工皮膚覆蓋在假手上進行了測試吞滞,希望有朝一日它能與主人的神經互動佑菩,將假皮膚感知的各種感覺統統傳遞給主人。
新皮膚的本體由稱為聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅樹脂材料制成裁赠,柔軟殿漠、透明。它內嵌著硅納米帶组贺,當皮膚被擠壓或拉伸時凸舵,硅納米帶會發(fā)電,這是所提供觸覺反饋的源頭失尖。這種皮膚也能感受物體的熱冷啊奄。
新皮膚的濕度傳感器是由電容組成的。如果電容周圍的聚合物吸收水分掀潮,后者會改變聚合物存儲電荷的能力菇夸。測量電容存儲量的變化,就能確定環(huán)境的水分含量仪吧。
研究人員精心設計了測試濕度傳感器的方法泻漏。他們先將假手通過人工皮膚獲得的濕度讀數與市售濕度傳感器的測量結果比對,結果吻合很好谷娇,說明思路正確哆念、協議正常。為了做得更科學嚴謹灼鞋,研究者讓假手接觸各種狀況的尿布桨拉。實驗中當假手接觸到濕尿布時凡盔,測得的濕度指數增高(圖中的藍色柱)。假手成功地區(qū)分出干涎捆、濕尿布幅瑞。
研究人員通過改變硅納米帶的形狀,調整皮膚各處的彈性程度灯葡。在皮膚不需要伸展的部位(如指尖)蒙便,納米帶包得較緊繃,以最大限度地提高感覺靈敏度结阅;而像手腕等需要活動的部位仓陆,納米帶比較松弛,可擴展空間最多能達到16%将鸵∶阒眩“這是可拉伸電子很好的示范應用《サ簦”工程師說草娜。
“假手和疊層電子皮膚能執(zhí)行許多復雜的動作,比如握手痒筒、敲擊鍵盤宰闰、抓球、捧杯熱(或冷)飲料簿透、觸摸干濕表面移袍,還有與人接觸±铣洌”研制者發(fā)表在《自然通訊》的文章中寫道葡盗。
加熱元件的設置也是個難題,“假肢裝置和人工皮膚要有自然感啡浊,它們的溫度分布必須控制得與人體匹配觅够。”
人工皮膚散發(fā)熱量的多少扳辆,是由熱敏致動器控制的尽由。研究者設計了一個方法來測定皮膚是否穩(wěn)定在36.7攝氏度:將假手放到一個塑料娃娃身上,然后測量假手傳遞給娃娃的熱量雷镀。結果表明野戏,假手傳出的熱量與人手相仿。
斯坦福大學人工皮膚工程師鮑真安并沒有參與這項新研究兆剃,但對此興奮不已哺挺。她說,先前知道該團隊為人工皮膚研制了溫度、壓力暴姓、濕度傳感器铺描,這次將傳感器整合到彈性基板,更是個創(chuàng)新之舉促壕。
團隊還在研究如何更好地將人工皮膚得到的感覺信息傳輸給截肢者的大腦。他們已成功地將皮膚得到的壓力信息傳遞到老鼠的大腦燥及,但論文認為相應的方法用于人體還不夠安全眷滤。
我們聽到過很多好消息了:能借助思維或肌肉運動控制的假肢;比人的皮膚敏感一千倍的人工皮膚派阱;還有能自愈的人工皮膚诬留。今天看到的則是張弛有度、散熱像人皮膚贫母、能感知干濕的新品文兑。奶爸奶媽們有理由等待夢想的產品:換尿布機器人。
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