皮膚是人類最大的感覺器官，一個(gè)成年人的皮膚面積約有1.5～2平米。正是因?yàn)橛衅つw，人類才能感知到冷熱、軟硬、壓感、摩擦、痛感，大腦將根據(jù)這些感覺信號(hào)指揮人體做出不同的反應(yīng)和動(dòng)作。
傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人沒有類似皮膚的感知部件，只能靠著預(yù)設(shè)程序執(zhí)行一些機(jī)械式命令，動(dòng)作上充滿機(jī)械感。
隨著柔性材料和微納加工技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，電子皮膚應(yīng)運(yùn)而生。未來(lái)，貼附了電子皮膚的仿生、類人、可交互、動(dòng)作絲滑、可自主完成任務(wù)的具身智能機(jī)器人，將逐步取代依賴預(yù)設(shè)程序、無(wú)法感知交互、只能機(jī)械執(zhí)行命令的傳統(tǒng)機(jī)器人。
電子皮膚其實(shí)是一種陣列式柔性觸覺傳感器，有壓阻式、電容式、壓電式等多種技術(shù)原理。
其以聚二甲基硅氧烷PDMS、聚乙烯醇PVA等柔性材料為基底，以碳納米管、石墨烯、導(dǎo)電聚合物等為敏感材料，采用微納加工技術(shù)制備而成。
小小一塊電子皮膚就可以集成許多傳感點(diǎn)，這些傳感點(diǎn)可以采集壓力、溫度等多種信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)壓力檢測(cè)、溫度檢測(cè)、紋理識(shí)別等功能。
據(jù)悉，國(guó)內(nèi)知名的傳感器企業(yè)漢威科技，早在2013年就已開始布局柔性觸覺傳感器，現(xiàn)已構(gòu)建了穩(wěn)定的納米敏感材料體系，掌握了柔性壓阻、柔性壓電、柔性電容、柔性汗液四大核心技術(shù)，具備了大面積陣列設(shè)計(jì)、敏感材料及導(dǎo)電墨水合成制備、大面積印刷電子批量制造等核心能力，擁有數(shù)條年產(chǎn)千萬(wàn)支柔性傳感器的生產(chǎn)線。
基于此，漢威科技形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多品種、多量程的柔性觸覺傳感器，并已取得百余項(xiàng)核心專利。以柔性壓力傳感器為例，其綜合性能已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。
超輕薄，厚度小于0.3mm，與3張A4紙相當(dāng);超柔韌，反復(fù)彎曲100萬(wàn)次，依然可正常工作;超密集，可集成100個(gè)傳感點(diǎn)/c㎡，分辨率高;超靈敏，羽毛輕輕拂過(guò)的力度，也能精準(zhǔn)檢測(cè);超快速，從接觸到響應(yīng)，只需不到1毫秒;可剪裁，更好地貼合終端產(chǎn)品，滿足個(gè)性需求。
目前，漢威科技正在與部分機(jī)器人公司開展合作，將柔性觸覺傳感器整合到機(jī)器人靈巧手的指尖、指腹、手臂等部位。這將成為機(jī)器人執(zhí)行復(fù)雜、精細(xì)動(dòng)作的重要感知基礎(chǔ)。
據(jù)公開報(bào)道，國(guó)內(nèi)外部分廠家的機(jī)器人樣機(jī)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)手抓雞蛋、感知紋理材質(zhì)、端送飲料等功能，有望在家庭服務(wù)、智慧康養(yǎng)、工業(yè)制造、物流運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域率先落地。
未來(lái)，電子皮膚還將應(yīng)用于人機(jī)交互、醫(yī)療健康、太空探索、仿生機(jī)器人等領(lǐng)域，為VR游戲操控服、影視作品動(dòng)作捕捉服、手術(shù)機(jī)器人、多自由度仿生假肢、燒傷患者植皮、太空探索多功能靈巧手、超現(xiàn)實(shí)仿生機(jī)器人等提供感知基礎(chǔ)。隨著柔性觸覺傳感器的不斷發(fā)展，更多電子皮膚的新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新應(yīng)用將不斷涌現(xiàn)。
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