这篇文章给大家聊聊关于新型电子皮肤：赋予机器人和假肢极佳的触觉，以及对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站哦。

皮肤是人体最大的器官，可以直接与外界环境接触和相互作用。柔软的皮肤组织下分布着巨大的传感器网络，可以实时获取温度、压力、气流等外部信息的变化。

电子皮肤模仿人类皮肤的功能和机械特性。它由薄、透明、柔韧且可拉伸的材料制成。它可以方便地附着在人体皮肤表面，感知压力、温度等外界环境刺激，实现人工触摸。

创新

近日，新加坡国立大学的一个研究团队开发出了一种人工神经系统，也被称为“异步编码电子皮肤（ACES）”。通过这个系统，机器人和假肢装置可能很快就会拥有与人类皮肤相同或更好的触觉。

这种新型电子皮肤系统实现了超高灵敏度和抗损伤性，可以与任何类型的传感器皮肤层结合，作为电子皮肤系统高效运行。

新加坡国立大学工程学院材料科学与工程系助理教授Benjamin Tee及其团队取得的创新成果于2019年7月18日首次发表在著名科学期刊《科学·机器人学（Science Robotics）》上。

技术

Tee 助理教授十多年来一直研究电子皮肤技术，希望能够赋予机器人和假肢装置更好的触觉，他解释道：“人类利用触觉来完成几乎每一项日常任务，比如拿起一杯咖啡。如果没有触摸，我们甚至会在走路时失去平衡。同样，机器人需要触摸才能更好地与人类互动，但今天的机器人仍然不能很好地感知物体。”

新加坡国立大学的一个团队从人类感觉神经系统中汲取灵感，花了一年半的时间开发出一种有望表现更好的传感器系统。虽然ACES 电子神经系统像人类传感器神经系统一样检测信号，但它由通过单个导体连接的传感器网络组成，而不是人类皮肤中的神经束。它还没有像现有电子皮肤那样的互连布线系统，这会使其对损坏敏感且难以扩展。

为了详细描述灵感，新加坡国立大学电气与计算机工程系、新加坡国立大学健康创新与技术研究所、N.1健康研究所、混合集成柔性电子研究所的Tee助理教授系统项目表示：“人类感觉神经系统非常高效，它一直在工作，达到了我们认为理所当然的程度，而且它也非常能抵抗损坏，例如，如果我们能够模仿生物系统的工作方式的话。方法并做得更好，那么我们就可以在以电子皮肤为主的机器人领域取得巨大进展。”

ACES 检测触摸的速度比人类触觉感知系统快一千倍。例如，它可以在60纳秒内区分不同传感器甚至大量传感器的物理接触，这是电子皮肤系统达到的最快速度。支持ACES的皮肤还可以在10毫秒内准确区分物体的形状、纹理和硬度，这比眨眼的速度快10倍。 ACES 系统的高精度和捕捉速度确保了这一点。

ACES 平台还可以设计为高度抗损坏。这对于电子皮肤来说是一个非常重要的特性，因为它们需要与环境频繁的物理接触。与传感器在现有电子皮肤中互连的当前系统不同，ACES 中的所有传感器都可以连接到公共导体，每个传感器独立工作。这样，只要传感器和导体之间存在连接，支持ACES 的电子皮肤就可以继续发挥作用，从而不易受到损坏。

价值

即使传感器数量增加，ACES 也能实现简单的接线和非凡的灵敏度。这些关键功能将促进智能电子皮肤扩展到人工智能(AI)，用于机器人、假肢设备和其他人机界面的应用。

“由于需要大块高性能电子皮肤来覆盖机器人和假肢设备相对较大的表面积，因此可扩展性成为一个关键考虑因素，”Tee 助理教授解释道。

他补充道：“ACES 可以轻松地与任何类型的传感器皮肤层相结合，例如那些可以感知温度和湿度的传感器皮肤层，以创建支持ACES 的高性能电子皮肤。这些电子皮肤具有卓越的触觉效果并且用途广泛。”

例如，将ACES 与Tee 助理教授最近开发的透明、自愈、防水传感器皮肤层相结合，创造出一种可以像人类皮肤一样自我修复的电子皮肤。这种电子皮肤可用于开发更逼真的假肢，并帮助残疾人重新获得触觉。

其他潜在的应用包括开发更智能的机器人，可以执行灾难恢复任务或接管单调的任务，例如在仓库中包装物品。因此，新加坡国立大学计划在下一阶段的研究中进一步将ACES 平台应用于先进的机器人和假肢设备。

关键词

电子皮肤、机器人、假肢、人工智能

参考

【1】曹跃，谭于军，李思，李王伟，郭红晨，蔡永清，王超，Benjamin C.-K.球座。适用于水生环境的自愈电子皮肤。自然电子学，2019； 2 ( 2): 75 DOI: 10.1038/s41928-019-0206-5

【2】王伟利、谭于军、姚海成、李思、Hian Hian See、Matthew Hon、Kian Ann Ng、Betty Xiong、John S. Ho、Benjamin C. K. Tee。一种受神经启发的人工周围神经系统，用于可扩展的电子皮肤。科学机器人，2019； 4 (32): eaax2198 DOI: 10.1126/scirobotics.aax2198

【3】http://news.nus.edu.sg/research/exceptional-touch-robots-prosthetics