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可拉伸电子皮肤实现稳定压力传感

来源：科技日报

科技日报北京5月5日电（记者张佳欣）现有的电子皮肤会随材料拉伸而降低传感精度。美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究人员开发出一种新型可拉伸电子皮肤，解决了这项新兴技术的一个主要难题。这种电子皮肤很有弹性，为机器人和其他设备提供类似人类皮肤的柔软度和触摸灵敏度，有助其执行需要极高精度和控制力的任务。研究论文发表在最新一期《物质》杂志上。

研究人员表示，电子皮肤就像人类皮肤一样可以伸展和弯曲，以适应人体运动。新开发的电子皮肤无论拉伸到何种程度，其压力反应都保持不变。这是该技术的一项重大成就。

电子皮肤技术可以感知接触带来的压力，让连接的机器知道需要使用多大力，例如在抓取杯子或与人接触时。但是，当传统的电子皮肤被拉伸时，读数会受到影响并产生误差，影响传感器感知压力的能力，这可能导致机器人过度用力。

此次研究的关键是一种创新的混合响应压力传感器。传统电子皮肤要么是电容式的，要么是电阻式的，而混合响应电子皮肤则同时采用了两种压力响应。研究人员完善了这些传感器，并将它们与可拉伸绝缘材料和电极材料相结合，实现了电子皮肤的创新。

在演示中，研究人员利用电子皮肤的可伸缩性，制造了可改变形状的充气探头和抓取器，执行各种基于触摸的敏感任务。例如，用充气皮肤包裹的探头能准确捕捉人体的脉搏波，放气后的抓取器可牢牢抓住不倒翁而不会掉落。该设备还能用适当力度压在酥脆的玉米卷上，而不会压碎它。

研究人员表示，这种可拉伸电子皮肤有望成为机械手的关键组件，能够像人手一样柔软灵敏。它可应用于医疗保健领域，例如，装备这种皮肤的机器人能检查病人脉搏、为病人擦拭身体或进行身体按摩。此外，还可用于灾难救援，让这种机器人在地震或建筑物倒塌等灾难现场搜索伤者和被困者。

助力人机交互可弯曲拉伸和感知的电子皮肤问世

据报道，美国德克萨斯农工大学的研究人员利用具有可调节电子和热生物传感能力的纳米工程水凝胶，开发出了一种3D打印的电子皮肤（E-skin），它可以像人类皮肤一样弯曲、拉伸和感知。

华泰证券研报显示，电子皮肤是一种柔性传感系统，可以感知压觉、湿度和温度，能被广泛应用于机器人、可穿戴设备和医疗领域。压力感知（力敏）为电子皮肤最重要的功能之一，力敏电子皮肤根据压力感知原理的不同，可分为压电式、压阻式、电容式等。压电式电子皮肤无需外部供电，对动态力响应快，但不适合测量静态力；压阻式电子皮肤制造成本低，功耗低，灵敏性高，但解耦较困难；电容式电子皮肤可测量微小动态力，能耗小，信号漂移小，响应重复性高，但易受寄生电容和环境电磁噪声影响。

据权威机构数据，2028年柔性电子产业市场规模将达到3010亿美元（折合人民币超过2万亿元），复合增长率近30%。

华创证券指出，触觉传感器应用空间广阔，核心技术壁垒高筑，人形机器人等新兴产业驱动触觉传感器市场高速增长。国内厂商有望通过多年产业、技术积累和高性价比，加速导入核心客户，实现国产替代。给予触觉传感器行业“推荐”评级。重点推荐柯力传感、苏试试验，重点关注汉威科技。

另外，财通证券分析称，机器人中的触觉传感器应用潜力巨大，当前多采用硅作为主要材料的微传感器，其制造技术主要采用MEMS微机电系统技术来实现良好的空间分辨率，形成微小阵列，体积小，成本低。投资建议：特斯拉机器人发布将加快传感器行业落地，建议关注传感器产业链相关公司。执行器总成：三花智控、拓普集团；Mems传感器：敏芯股份、芯动联科、申昊科技；Mems代工：赛微电子；柔性传感器：汉威科技。

本文源自金融界