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  让假肢产生触觉,是众多残疾人士的梦想。今天,记者从中国科学院宁波材料技术与工程研究所获得消息,团队在导体与传感器等方面取得了系列进展,构建出更为精密的“电子皮肤”,甚至可以让病患感知微弱的脉搏和蚊虫。这一成果已发表在了《科学》子刊Science Robotics上。

  “目前,大多数的‘电子皮肤’只能将外力刺激转换成模拟信号,无法像人体皮肤一样将外力刺激转换成生理脉冲,并精确地传送给神经系统直至大脑。”中科院磁性材料与器件重点实验室磁电子材料与器件团队相关负责人表示。

  针对这一问题,博士生巫远招、刘宜伟副研究员和李润伟研究员巧妙地采用“电感-电容振荡”机理设计电路。当假肢受到刺激时,电路的频率就会发生变化,并将相关信号发送给大脑。

(a)数字化柔性触觉传感器的原理图;(b)传感器分辨0.3Pa的微压力;(c)器件随压力改变的脉冲响应;(d)器件示意图(a)数字化柔性触觉传感器的原理图;(b)传感器分辨0.3Pa的微压力;(c)器件随压力改变的脉冲响应;(d)器件示意图

  在此基础上,团队设计了“Air gap”结构,采用非晶丝作为磁芯提高其性能,获得了灵敏度更高的数字化柔性触觉传感器件。通过优化传感器的模量和结构,这一“电子皮肤”既可感知微弱的蚊虫和脉搏,亦可以感知搬举重物时的压力。

  同时,这种“电子皮肤”如果应用于软体机器人,可使其实现类似人类的感知,并在极端的工作环境中替代人。这一科研突破已得到了国家杰出青年科学基金、科技部中日政府间国际合作项目、国家自然科学基金和宁波市创新团队等支持。

  研究团队表示,尽管这项研究前景可期,但目前只是迈出了第一步,之后还有很多工作要做。他们将继续致力于传感器和人造神经突触等基本单元的功能开发,以及人造感知系统的完善。“希望通过进一步强化和拓展功能,尽早地投入应用,造福人类。”该负责人说。