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有触感又能自愈的机器人正在变成现实

2017-05-02 09:47
木中君
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  人类皮肤是难以复制的,因为它不仅柔韧、有触感且能够自愈。然而,科学家们的最新发现正在赋予机器人皮肤这样的特性。

  你以为只有生命体的皮肤才柔韧抗压,有触感,可以自愈?最近的研究成果表明,机器人的皮肤也可以,甚至比人类皮肤表现得更好。

  英国格拉斯哥大学的研究人员使用石墨烯,开发出了一种触觉比人手更灵敏的电子机器人皮肤。

  据外媒报道,格拉斯哥大学教授Ravinder Dahiya表示,新开发的机器人皮肤本质上是一种触觉传感器,科学家们将利用它造出更轻巧的义肢,以及表面皮肤摸起来更柔软、更自然的机器人。

  而这种传感器也是迈向更柔软的机器人和更灵敏的触摸屏传感器的第一步。

  这种低功耗智能机器人皮肤由一层单原子层石墨烯制成。皮肤每平方厘米的功率为20纳瓦,相当于目前可用的最低质量的光伏电池。虽然皮肤的光伏电池产生的能量还不能存储,但工程团队正在探索将未使用的能源转移到电池中的方法,以便在需要时可以使用。

  石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。由于其良好的强度、柔韧、导电等特性,它在物理学、材料学、电子信息等领域具有广阔的应用潜力。

  在光学特性方面,有研究数据表明,单层石墨烯对可见光以及近红外波段光垂直的吸收率仅为2.3% 。

  “如何让阳光透过覆盖在光伏电池上的皮肤是我们真正的挑战。”Ravinder对《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)表示。

  “无论是何种光线,98%都能到达太阳能电池。” Dahiya对BBC解释道,太阳能电池产生的电能被用于产生触觉。“它的触觉比人类的皮肤要好上一个数量级。”

  皮肤给予了机器人手臂应有的按压反馈,使其可以更好地控制抓取物体的力量,即便是易碎的鸡蛋也可以稳稳地拿起和放下。

  Dahiya 表示:“下一步是开发支持这项研究的发电技术,并用它来驱动假手的电机,这可以让我们创建一个完全能量自主的假肢。”

  此外,这种性能优越的机器人皮肤也并不昂贵,Dahiya表示,5-10平方厘米的新型皮肤只需花费1美元的成本。事实上,石墨烯能做到的远不止赋予机器手臂敏锐的触感这一点,它还能帮助机器人皮肤自愈。

  据futurism报道,印度科学家在期刊Open Physics发表的的最新研究发现,石墨烯具有强大的自我修复功能。科学家们希望能将这一特性应用到传感器领域,让机器人也和人类一样拥有皮肤自我修复功能。

  传统的金属机器人皮肤的延展性较差,容易出现裂隙和破损。然而如果石墨烯制成的亚纳米传感器可以感知到裂隙,那么机器人皮肤就可以阻止裂隙进一步扩大,甚至修复裂隙。研究数据表明,当裂隙超过临界位移阈值后,自动修复功能就会自动启动。

  “我们希望通过分子动力模拟过程观察原始和有缺陷的单层石墨烯的自愈行为,同时也观察石墨烯在亚纳米传感器裂隙定位过程中的表现。”在接受采访时,论文的主要撰写者Swati Ghosh Acharyya表示 :“在室温且没有任何外部刺激的情况下,我们能够观察到石墨烯的自我修复行为。”

  来自印度的研究人员表示,这项技术将会迅速投入应用,或许就是下一代机器人。


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