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具有触觉、自我修复能力的机器人正在成为现实

时间:2023-03-13 02:47:38 科技观察

人类皮肤很难复制,因为它具有柔韧、触觉和自我修复能力。然而,科学家们的最新发现赋予了机器人皮肤这样的特性。您是否认为只有生物体的皮肤才具有弹性、触感和自我修复能力?最近的研究结果表明,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利用石墨烯开发了一种电子机器人皮肤,其触觉比人手更灵敏。据外媒报道,格拉斯哥大学的RavinderDahiya教授表示,新开发的机器人皮肤本质上是一种触觉传感器,科学家们将用它来制造更轻便的假肢,以及表面皮肤触感更柔软、更自然的机器人。而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单原子层石墨烯制成。皮肤每平方厘米提供20纳瓦,相当于目前可用的最高质量的光伏电池。虽然皮肤光伏电池产生的能量还不能储存起来,但工程团队正在探索将未使用的能量转移到电池中的方法,以便在需要时使用。石墨烯是迄今为止发现的最薄、强度最高、导电导热性能最好的新型纳米材料。由于其良好的强度、柔韧性和导电性,在物理、材料科学、电子信息等领域具有广泛的应用潜力。在光学性能方面,研究数据表明,单层石墨烯对可见光和近红外光的垂直吸收率仅为2.3%。“如何让阳光穿过覆盖着光伏电池的皮肤才是我们真正的挑战。”Ravinder对《Advanced Functional Materials》说。“不管什么样的光,98%都能到达太阳能电池。”达希亚向BBC解释说,太阳能电池产生的电能用于产生触觉。“它的触觉比人类皮肤好一个数量级。”皮肤赋予了机械臂应有的压力反馈,使其能够更好地控制抓取物体的力度,即使是易碎的鸡蛋也能稳稳地上下托住。Dahiya说:“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,这将使我们能够创造出完全能量自主的假肢。”此外,这种高级机器人皮肤并不昂贵。Dahiya说,5-10平方厘米的新皮肤成本仅为1美元。事实上,石墨烯能做的远不止赋予机械臂敏锐的触觉,它还可以帮助机器人皮肤自我修复。据未来主义报道,印度科学家在《Open Physics》期刊上发表的最新研究发现,石墨烯具有强大的自我修复功能。科学家们希望将这一特性应用到传感器领域,让机器人拥有和人类一样的皮肤自愈功能。传统的金属机器人外壳延展性较差,容易出现裂纹和破损。然而,如果由石墨烯制成的亚纳米传感器能够感知到裂缝,机器人皮肤就可以阻止裂缝进一步扩大,甚至修复裂缝。研究数据表明,当裂缝超过临界位移阈值时,自动修复功能会自动启动。“我们希望通过分子动力学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纹定位过程中的表现。”在接受采访时,该论文的主要作者SwatiGhoshAcharyya表示:“在室温和没有任何外界刺激的情况下,我们能够观察到石墨烯的自愈行为。”来自印度的研究人员表示,这项技术很快就会投入应用,或许是下一代机器人。