機(jī)器人有了能知冷知熱的“皮膚” 新型柔性導(dǎo)電材料突破(2)

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2025-12-22 19:55:09 人民日?qǐng)?bào)

此次研究的另一重要?jiǎng)?chuàng)新體現(xiàn)在其選用的柔性材料上。該材料為水凝膠，是一種極為親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠，導(dǎo)電性能好、柔軟可塑，對(duì)機(jī)械力、溫度和濕度均敏感。它可以直接塑造出復(fù)雜的形態(tài)，例如等比例的成人手掌模型等。用水凝膠制成的仿真“皮膚”，更加柔軟且有觸覺，為構(gòu)建高度仿生、性能穩(wěn)定的下一代人工皮膚系統(tǒng)奠定了材料基礎(chǔ)。

這項(xiàng)基于水凝膠和電阻抗斷層掃描的多模態(tài)傳感技術(shù)不僅是機(jī)器人感知與材料科學(xué)領(lǐng)域的新突破，還體現(xiàn)了計(jì)算智能與生物仿生融合的新趨勢(shì)。該研究以一層水凝膠、一圈電極和一套識(shí)別系統(tǒng)突破了人工皮膚傳統(tǒng)設(shè)計(jì)瓶頸，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式讓柔性材料“學(xué)會(huì)”辨識(shí)復(fù)雜信息。當(dāng)人工皮膚能像人類皮膚一樣精細(xì)感知環(huán)境，人機(jī)交互的邊界正被重新定義。

盡管成果顯著，但該技術(shù)仍面臨挑戰(zhàn)。例如，水凝膠在空氣中易失水干裂，且在高溫環(huán)境下性能不穩(wěn)定。另外，當(dāng)前系統(tǒng)完成一次全區(qū)域掃描耗時(shí)較長(zhǎng)，尚難滿足高速交互需求。研究團(tuán)隊(duì)表示，下一步將聚焦于開發(fā)更穩(wěn)定的新型水凝膠或替代材料，并優(yōu)化算法以提升響應(yīng)速度。

給機(jī)器人制造“皮膚”意義重大?！坝|覺”對(duì)機(jī)器人的改變不只是多了一種感官，而是能夠提升機(jī)器人與外在環(huán)境的交互能力，幫助其適應(yīng)更加復(fù)雜的環(huán)境。未來(lái)，此類人工皮膚有望應(yīng)用于人形機(jī)器人、醫(yī)療健康監(jiān)測(cè)、智能穿戴設(shè)備、智能假肢、工業(yè)制造和災(zāi)后救援等領(lǐng)域。此外，該技術(shù)也將推動(dòng)柔性電子、智能材料和類腦感知系統(tǒng)等前沿科技進(jìn)一步發(fā)展。

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