中国科学家研发了一款3D电子皮肤，未来可用在人形机器人、仿生义肢、人体身上 |CyberDaily

封面：拥有类人皮肤的人形机器人，举起他的手逗猫

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想象下一个人形机器人拥有类人的皮肤，也许不久后就能感知人的温度，提供情绪情感价值。

中国科学家成功研发了一款具有三维结构的电子皮肤。这项创新技术可以像创可贴那样直接应用于皮肤，用于实时监测人们的健康数据，其在生物医学临床诊断和人形机器人等领域显示出巨大应用潜力。这项技术是清华大学张一慧教授的智慧结晶，电子皮肤能解码并感应包括压力、摩擦和张力在内的三种力学信号。

电子皮肤能模仿人皮肤的感觉功能，张教授介绍说，这种电子皮肤是一种新型的传感器，它能模仿人类皮肤的感应功能。

他提到，未来，它可以被集成到医疗机器人的指尖，用于早期诊断和治疗。同时，它也可以像创可贴那样直接贴附在人体皮肤上，实时监测血氧饱和度和心率等关键健康指标。

张教授指出，这款电子皮肤含有大量的触觉受体细胞，这些细胞密集排列并具有三维空间分布，能够精确感知外部刺激。在此技术的发展过程中，同时解码压力、摩擦和张力信号是一大挑战。新型电子皮肤以模仿人皮肤的结构克服了此障碍，该结构包括表皮、真皮和皮下组织。

电子皮肤研发已久，斯坦福大学科学家去年开发的一种能直接与大脑通信并模仿真皮肤感觉反馈的电子皮肤，据称能帮助病患不仅恢复运动功能，以及恢复他们的感知能力。

然而，张教授的团队强调他们的创新走得更远。他们的产品不仅能够模仿真实皮肤的感觉反馈。团队指出，当电子皮肤接触外部物体时，多个传感器将共同工作。

传感器收集的信号经过一系列传输和提取，然后结合深度学习算法，这一过程使电子皮肤能够准确地检测物体的软硬度和形状。

这项技术为摩擦系数和不同形状物体的模量提供了快速测量能力。它在多个领域都有潜在应用，包括新鲜度评估、生物医学诊断、人形机器人以及假肢系统。

张教授与来自清华大学应用力学实验室、工程力学系和柔性电子技术研究所的同事共同进行了这项研究。

张教授强调：“例如我们的电子皮肤，仅用于食指指尖的尺寸内就装配了240个仅有两三百微米大小的金属传感器，其空间分布模仿了人体皮肤中触觉感受细胞的分布。”当电子皮肤触及外物时，内部的多个传感器将协同工作，收集到的信号经过处理与深度学习算法结合，可以使电子皮肤精准感知物体的软硬度及形状。

未来展望，张一慧教授表示，“这种电子皮肤实际上是模仿人类皮肤感知功能的全新型传感器。未来，它可安装于医疗机器人的指尖用于早期诊断和治疗，或者像创可贴一样贴附于人体皮肤，用于实时监测血氧饱和度和心跳等重要健康数据。”

他相信，这款仿生三继电子皮肤为电子皮肤的研究和应用提供了新的发展方向，并且在人形机器人、工业机器人、仿生义肢、生物监测、生物医病、人机交互等众多领域具有巨大应用潜力。

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