電子皮膚：賦予機器人」感知」能力

導讀

近日，韓國首爾大學的研究人員製備出一種可無線通信的電子皮膚，在賦予機器人觸感的同時實現了機器人的無線遠端操縱。

背景

相信每個科幻迷都幻想過擁有一身鋼鐵俠的黑科技鎧甲，無人模式下能夠通過遠端駕駛行使各種功能。

然而，科幻與現實畢竟是有一定差異的。在機器人技術發展迅速的現今，人形機器人並不能如影片中的無人機甲那麼靈活。

這很大程度上是因為傳統的電子元器件是基於Si材料製備的，而Si本身是一種脆性材料，因此機器人的皮膚是剛性的，不能像生物一樣適應各種複雜的表面。

圖片來源：

https://www.thomasnet.com/articles/daily-bite/the-fight-for-the-integrated-circuit

為了克服這個問題，學者們提出了「柔性電子」的概念，將傳統的電子元器件製備成可變形的，為生物監測和仿生機器人的發展帶來了新希望。

圖片來源：

DH Kim ET AL./ Nature Communications

傳統的仿生柔性機器人，往往都是將器件和基底材料結合，結合容易出現不牢固的情況的同時，時器件或基體的剛性會互相干擾，影響機器人的運動。

來自韓國首爾大學的Kyu-Jin Cho等，成功製備了一個類皮膚的電子系統，它可以輕柔，緊湊和可逆地和機械手的進行組裝，並實現無線操縱。

創新

相比於以往的柔性仿生機器人，Kyu-Jin Cho等設計了一個純柔性的電子皮膚系統，這個系統基於柔性電子概念製備而成，整個系統平面具有相當的柔性，可以和多種界面緊密相連。

同時，他們在系統上集成了無線傳輸模塊，讓操縱者可以實現機械手的遠端操控及類皮膚系統的組裝拆卸，融入了人機交互的概念。

圖片來源：

Byun J, Lee Y, Yoon J, et al. Electronic skins for soft, compact, reversible assembly of wirelessly activated fully soft robots[J]. 2018, 3(18):eaas9020.

技術製備

電路系統總共82個SMD（49個IC器件，31個無源器件和2個天線）。

為了實現柔性，需要盡量類皮膚薄膜的硬度，他們使用的SMD的尺寸小於1.5毫米×1.5毫米。製備方法綜合使用了傳統的MEMS(Micro Electro and Mechanical System)製備工藝和印刷電子，較以往的類皮膚器件在製備上有一定的創新。

價值

與通常的軟體機器人相比，所提出的皮膚型軟碟機動系統可以實現便利可逆的結構及功能組裝。

這就意味著，在原有機器人的功能基礎上，學者們可以通過組裝集成不同的類皮膚結構，使機器人具有相應的不同功能。

這種方法極大程度的擴展了未來軟體機器人的設計方式，同時，輕而薄的類皮膚電子系統有助於機器人與人類或其他生物有機體之間的無線信息交互，或許在不久的將來，柔性義肢和機械鎧甲都將成為可能。

關鍵字

柔性類皮膚系統；無線傳輸；可逆組裝

參考資料

【1】https://www.thomasnet.com/articles/daily-bite/the-fight-for-the-integrated-circuit

【2】

Kim, J.; Lee, M.; Shim, H.J.; Ghaffari, R.; Cho, H.R.; Son, D.; Jung, Y.H.; Soh, M.; Choi, C.; Jung, S. Stretchable silicon nanoribbon electronics for skin prosthesis. Nat. Commun. 2014, 5.

【3】

2 Byun J, Lee Y, Yoon J, et al. Electronic skins for soft, compact, reversible assembly of wirelessly activated fully soft robots[J]. 2018, 3(18):eaas9020.

審核 | 余櫟 陳穎

編輯 | 凌飛 怡人

柔性力量，智能未來

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