不是衣服却可以“穿”在身上？带你解码电子皮肤

来源：世界互联网大会2023-01-29 14:25

　　电影《阿丽塔·战斗天使》中机器人阿丽塔不仅拥有像人类一样灵敏的触觉，甚至还可以自愈。如今，这个科幻片中的“黑科技”，正在变成现实。

　　近日，中国科学院与国外科研团队共同合作，开发出一种“超灵敏且可自我修复的离子皮肤”；兰州大学柔性电子科研团队，提出了一种一体式自供能的全透明柔性电子皮肤；美国斯坦福大学的研究团队开发了一种智能皮肤喷雾，能够通过AI来解释手部动作，在没有键盘的情况下进行打字......这里所涉及的技术，俗称“电子皮肤”。

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　　电子皮肤使人类有了感知机器人的能力

　　或许你会问，电子皮肤是像游戏里那样可以穿在身上的衣服吗？

　　它确实可以穿在身上，不过并不是衣服。电子皮肤，其实是模仿人类皮肤感知功能，研究出来的一种新型的传感器，它柔软灵活，还可穿戴。跟人类皮肤一样，它也能感受到外界刺激，并且把这些刺激转化成不同的输出信号。

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　　简单来说，电子皮肤能让机器人产生“触觉”，可以被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设备表面，因此电子皮肤在智慧医疗、人机交互（HMI）、虚拟现实（VR）和人工智能（AI）等领域，都能发挥很大的作用。

　　但是，传统电子皮肤也存在许多缺点。

　　首先，大多数电子皮肤需要与外部电源集成，以及多设备协调，供电很不方便。

　　其次，除了传感部分外，大多组件都是刚性的，极大地影响了电子皮肤的美感、舒适性和安全性，也对信号采集产生了不利影响。

　　基于以上不便，人类迫切需要开发和构建轻薄、柔软、高透明度和高稳定性的一体化自供电的透明电子皮肤。

　　新皮肤安排上了可像防晒喷雾般喷涂

　　美国斯坦福大学开发的一种新智能皮肤可能预示着有一天人们可以在实现在隐形键盘上打字，仅靠触摸来识别物体，或者允许用户在沉浸式环境中通过手势与应用程序交流。

　　图源：斯坦福大学

　　研究人员描述，这种材料可像防晒喷雾一样喷洒在手背上，并在此集成了一个微型电子网络，它可感知皮肤伸展和弯曲。通过使用人工智能（AI），研究人员可根据手部动作和手势解释无数的日常任务。

　　研究人员表示，它可能在游戏、体育、远程医疗和机器人等领域具有广泛的应用和影响。

　　图源：斯坦福大学

　　这项研究的创新在于，采用一种嵌入聚氨酯中的可喷涂电敏网状网络，这种网状物具有电活性、生物相容性、透气性，除非用肥皂和水擦拭，否则不会脱落。它与佩戴它的人手指皱纹紧密贴合。一个轻量级的蓝牙模块只需连接到网格上，就可无线传输信号变化。

　　“超级皮肤”正成为现实

　　现如今，科学家们还在致力于研究电子皮肤并给它赋予更多的功能：比如柔韧性、耐用性、跟人体组织的相容性、舒适性等，从而为人类提供更多帮助和自然皮肤的功能延伸。

　　中国兰州大学在电子皮肤领域取得了新突破。该校兰伟教授领衔的柔性电子科研团队，提出了一种一体式自供能的全透明柔性电子皮肤。这意味着，电子皮肤一改先前不方便、不美观的缺点，能够发挥更大的作用。实验结果表明，新的电子皮肤系统具有优异的柔性、透明性和电化学性能，灵敏度也很高。

　　图源：兰州大学

　　在它系统内“岛桥结构”应变传感器和“隐身电源”超级电容器的加持下，电子皮肤能够无视形变和范围的影响，传感性能依旧；贴敷在人体皮肤上，还能实时监测人体活动，脉搏、吞咽、肢体运动等微弱生理信号都能检测到，简直变成了“超级皮肤”。

　　医疗康复领域的传统假肢存在局限性大和价格昂贵的缺点。随着科技的发展和创新，“电子皮肤”系列科研将成为这个领域重大的革新技术，将可以像创可贴一样贴在人体的皮肤上追踪并实时监测人体的肌肉运动，比如可以测量血压、心率大脑活动等健康数据，并给予医疗帮助。未来还可能在义肢上进行技术的革新，让失去触觉的人可以重新触摸这个世界。