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清华大学,重磅Science

论论资讯 | 2024-05-31 21163热度

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A three-dimensionally architected electronic skin mimicking human mechanosensation

Liu Zhi; Hu Xiaonan; Bo Renheng; Yang Youzhou; Cheng Xu; Pang Wenbo; Liu Qing; Wang Yuejiao; Wang Shuheng; Xu Shiwei; Shen Zhangming; Zhang Yihui

Published:2024-05-31
DOI:10.1126/science.adk5556

研究背景

在现代科技的推动下,电子皮肤(Electronic Skin, e-skin)作为一种能够模仿人类皮肤感知功能的先进材料,正逐渐成为机器人技术和可穿戴设备研究的热点。然而,尽管现有的电子皮肤在某些方面取得了进展,但它们在模拟人类皮肤的复杂机械感应能力方面仍显不足。特别是,如何精确区分和感知垂直力、剪切力和应变,这一直是该领域的挑战。

研究内容

本研究在《Science》杂志上发表,题为“A three-dimensionally architected electronic skin mimicking human mechanosensation”。研究团队开发了一种名为3DAE-Skin的三维架构电子皮肤,其设计灵感来源于人类皮肤的Merkel细胞和Ruffini末梢,这些细胞和末梢负责将外部机械刺激转换为电信号。3DAE-Skin通过其独特的三维布局,能够有效地分离并感知垂直力、剪切力和应变。此外,该电子皮肤还能通过触摸同时测量物体的模量和曲率,展示了其在快速检测水果、面包和蛋糕的硬度以及新鲜度方面的应用潜力。

研究意义

这项研究的创新之处在于其三维架构的设计,这不仅提高了电子皮肤的机械感应能力,还使其在功能上更接近于真实的人类皮肤。3DAE-Skin的成功开发,为未来开发更先进的机器人触觉系统和可穿戴健康监测设备提供了新的可能性。此外,这项技术还有望在医疗诊断、材料科学和食品质量检测等多个领域发挥重要作用。 总之,这项研究不仅推动了电子皮肤技术的发展,也为我们理解和模拟人类复杂的触觉感知机制提供了新的视角和工具。随着技术的进一步完善和应用,未来的电子皮肤将更加智能和多功能,为人类生活带来更多便利。

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