機器人也將有觸覺：3D列印"仿生皮膚"應用可能無窮盡

在不久的將來，一款新型的3D列印「仿生皮膚」將使機器人用觸覺感知到周圍的世界。研究人員還表示，這一成果向在人類身體上直接「列印」電子設備的目標又邁進了一步。這項技術中使用的多層「墨水」可以在室溫下設置，因此使用其列印出來的電子織物具有幾乎「無窮無盡」的應用可能，包括用在外科手術機器人上，或者用於探測爆炸物的可穿戴設備。

一款新型的3D列印「仿生皮膚」將使機器人用觸覺感知到周圍的世界。研究人員還表示，這一成果向在人類身體上直接「列印」電子設備的目標又邁進了一步。

在列印過程中，犧牲層可以保持頂層的位置不變，一旦列印完成，這一層就會被洗掉。

明尼蘇達大學的工程師們使用自己研發的一台3D印表機製作了這些可伸展的電子感受設備。這台特製的印表機具有4個噴嘴，可以為「仿生皮膚」的不同層次提供不同類型的特製「墨水」。「我們開發的這種可伸展電子織物具有許多實際用途，」機械工程助理教授邁克爾·麥卡爾平（Michael McAlpine）說，「將這種『仿生皮膚』用在外科手術機器人上，可以使外科醫生在微創手術中有真實的感覺，從而使手術更加容易，而不是像現在一樣只使用攝像機。對其他機器人來說，這些感受器有利於它們更方便地行走並與周圍環境互動。」

這種電子織物具有由硅製成的基底層，頂部和底部的電極由導電性的墨水、一個螺旋形的壓力感受器和一個「犧牲層」組成。在列印過程中，犧牲層可以保持頂層的位置不變，一旦列印完成，這一層就會被洗掉。

傳統的3D列印系統往往使用高溫、剛性的液態塑料，而此項研究中使用的多層「墨水」可以在室溫下設置，這意味著它可以直接列印到人體皮膚上。「雖然我們還沒有在人體皮膚上列印，但利用這一技術，我們已經在一隻模型手的彎曲表面上成功進行了列印，」麥卡爾平說，「我們還把一個列印好的織物與皮膚接觸，驚喜地發現它非常敏感，甚至可以實時探測到脈搏。」

除了潛在的醫學應用，研究人員還表示，這種材料代表的將是「終極的可穿戴技術」。利用這種材料，未來我們可以直接透過皮膚來監控健康狀況，或在軍事場景中探測危險的化學物質或爆炸物。「這是一種3D列印電子設備的全新方法，」麥爾卡平說，「我們有一台多功能的3D印表機，能進行不同層次的列印，製成這些可伸展的感受設備。從健康監測到能量採集，再到化學物質探測，這項技術可以有許多方向的應用。」

研究人員還表示，這項技術的實際應用將會很快到來，因為產品的製造已經被整合到了列印過程中。「大部分研究中，你有了某些發現，然後這些發現需要按比例擴大，」麥爾卡平說，「有時候，一項技術需要許多年時間才能準備好投入應用。這一次，產品製造已經被整合到了列印過程中，這項技術已經為實際應用做好了準備。未來的可能性是無窮的。」

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