(文章來源:智能制造網)
機器人我們都已不再陌生。近年來,從特種機器人到工業機器人再到各種服務機器人,越來越多機器人已經出現并應用在我們的生產與生活之中,給人類帶來了諸多便捷。不過,當前的機器人還處于初級階段,距離達到真人的程度還有不小差距,其中之一的表現,就是機器人無法像人一樣做到感知。
為解決這一問題,目前全球各國科學家都在積極研發電子皮膚。例如近日,來自德國慕尼黑工業大學的研究人員就表示開發出了一款電子皮膚,可以幫助機器人感受人類的觸覺。據悉,該電子皮膚由六邊形的傳感模塊組成,每個模塊大約有2歐元硬幣大小,當它們連接在一起,就能形成柔軟的人造皮膚。
那么,何謂電子皮膚呢?說到這個話題,就必須得先知道“柔性電子”。眾所周知,傳統電子器件都是塊狀、堅硬的,它們不能彎曲、不能折疊、不具柔性。而柔性電子就是讓傳統電子器件變得像紙或手機膜一樣輕薄柔軟,同時具備橡皮一般的彈性。在此基礎上,電子皮膚是柔性電子重要的一大應用。
電子皮膚,簡單來說就是借助柔性電子技術制造的像人體皮膚一樣的電子器件。該電子器件需要像人皮膚一樣柔軟,同時具備和人類皮膚一樣的觸覺等感知能力。有時候,甚至功能還要強于人類皮膚,比如能夠擁有人體皮膚所沒有的獲取環境中各種物理化學信號的能力;以及實現與環境或人體的交互。
那么,電子皮膚何以擁有這些功能呢?這主要得益于其中集成的各種傳感器。如果了解人體皮膚,我們知道其之所以擁有觸覺,能反饋環境中的各種信號,是因為其擁有各種能夠感知的神經。參照這一原理,電子皮膚中各種傳感器就相當于人體神經,由此搭建起的一套機械化感知系統能幫助傳遞各種信息。
比如通過壓力傳感器,電子皮膚也可以感知物體軟硬程度;借助柔性壓力傳感器,也可以感知物體的形狀……總而言之,通過柔性電子技術構建對硬度、壓力、形狀和材質的感知,再與各種傳感器等相集成,我們基本就能構建出擁有觸覺的電子皮膚。而這樣的電子皮膚最適合的一大應用便是在機器人身上。
因為當機器人擁有觸覺后,就能更全面、精準地讀取環境中的壓力信號,從而行動也會更為迅捷、準確和多樣。對于機器人來說,具備感知功能的電子皮膚就像給其裝上了一雙慧眼,讓其與人的距離進一步拉近。當然,除此以外電子皮膚也不失為人類的一大“神器”,能夠有效增強和賦能人體的各個方面。
電子皮膚作用在人身上,不僅能夠彌補部分傷殘人士的感知能力,同時還能強化人體已有的一些功能。對于一些燒傷或截肢的人士來說,電子皮膚無疑能夠幫助他們重獲新生,此外對于一些負重作業的人來說,電子皮膚與可穿戴設備的結合也能緩解他們不小壓力。基于此,電子皮膚能夠在醫療、可穿戴等領域發揮顯著價值。
今年4月份的時候,加州理工學院的研究人員就創造了一種電子皮膚。這種電子皮膚由一種柔軟、有彈性的橡膠材料制成,可以嵌入監測健康信息的傳感器,直接貼在人的真實皮膚上就能記錄包括心率、體溫、血糖等健康指標,對于酷愛運動人群或老年人來說非常實用。與此同時,去年香港城市大學也研發了一款電子皮膚,能夠裝備在可穿戴設備之上。
除此之外,電子皮膚還能作用于游戲、軍事、工業等領域之中,給人們帶來全新的體驗和作業幫助。因此總的來說,電子皮膚的應用范圍很廣,不管是在機器人還是人體身上,價值都非常顯著。而據相關機構預測,2028年全球柔性電子市場將達到3000億美元以上,這表明未來電子皮膚的發展空間與潛力還很大,我國還需加大重視和布局。
截至目前,國內真正涉及該領域的企業還不是很多,包括丹邦科技、漢威科技、威爾泰、北礦科技等在內,基本都是一些大型上市企業。這一方面與電子皮膚相關技術還未成熟、成本盈利等因素有關,另一方面也是國內對此的關注度還不是很高。基于此,接下來我國政府還需加強該方面的鼓勵、支持和引導,不斷提升我國科技創新與競爭的實力。
(責任編輯:fqj)
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