- 仿生电子皮肤实现触觉 - 温度双模感知,假肢触感接近人类
- 来源:赛斯维传感器网 发表于 2025/8/7
韩国科学技术院(KAIST)机器人与智能系统实验室研发的仿生电子皮肤,在《科学进展》发表的论文中展示了其突破性性能:可同时检测 0.1-100kPa 范围内的压力变化和 10-50℃的温度波动,空间分辨率达 100dpi(每英寸 100 个传感单元),响应时间仅 5 毫秒,各项指标全面超越现有产品,使假肢首次具备接近人类皮肤的触感分辨能力。
这款电子皮肤采用三明治式三层结构设计:底层是基于石墨烯的压力传感器阵列,通过压阻效应(压力导致材料电阻变化)实现力学感知,其石墨烯片层间的微褶皱结构使灵敏度达到 0.5kPa⁻¹,可感知蝴蝶停落的压力;中层为垂直生长的氧化锌纳米线网络,利用其压电特性实现温度检测,纳米线的直径仅 50 纳米,确保了快速的热响应;顶层是聚酰亚胺柔性封装层,厚度仅 20 微米,可承受 10 万次弯折而不损坏。
“我们在传感器阵列中集成了 2048 个独立通道,通过时分复用技术实现并行信号采集。” 研究带头人李在焕教授在演示中展示,装配该电子皮肤的假肢能准确区分丝绸(0.2kPa)与砂纸(5kPa)的触感差异,甚至能辨别 37℃与 38℃的温差 —— 这相当于人类指尖对温度的分辨极限。
临床试验的效果更为显著。在对 12 名前臂截肢患者的 6 个月测试中,使用该电子皮肤的假肢用户,物体识别准确率从传统肌电假肢的 65% 提升至 92%,其中对易碎物品(如鸡蛋)的抓取成功率从零提升至 83%。患者满意度调查显示,佩戴舒适度评分(10 分制)从 4.2 分提高至 7.8 分,83% 的使用者表示 “能感受到接近真实的触感反馈”。
该技术的产业化进程正在加速。韩国现代重工已获得独家授权,计划 2028 年将其应用于汽车装配线机器人,预计使精密部件装配效率提升 50%,误操作率降低 90%。医疗领域,首尔国立大学医院正推进临床验证,目标 2029 年实现商业化,初期定价约 8 万美元,仅为现有进口触觉假肢的 1/3。
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