有觸感又能自愈的機器人正在變成現實(shí)
發(fā)布日期:2020-03-04
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人類(lèi)皮膚是難以復制的，因為它不僅柔韌、有觸感且能夠自愈。然而，科學(xué)家們的最新發(fā)現正在賦予機器人皮膚這樣的特性。
你以為只有生命體的皮膚才柔韌抗壓，有觸感，可以自愈？最近的研究成果表明，機器人的皮膚也可以，甚至比人類(lèi)皮膚表現得更好。
英國格拉斯哥大學(xué)的研究人員使用石墨烯，開(kāi)發(fā)出了一種觸覺(jué)比人手更靈敏的電子機器人皮膚。
據外媒報道，格拉斯哥大學(xué)教授Ravinder Dahiya表示，新開(kāi)發(fā)的機器人皮膚本質(zhì)上是一種觸覺(jué)傳感器，科學(xué)家們將利用它造出更輕巧的義肢，以及表面皮膚摸起來(lái)更柔軟、更自然的機器人。
而這種傳感器也是邁向更柔軟的機器人和更靈敏的觸摸屏傳感器的第一步。
這種低功耗智能機器人皮膚由一層單原子層石墨烯制成。皮膚每平方厘米的功率為20納瓦，相當于目前可用的最低質(zhì)量的光伏電池。雖然皮膚的光伏電池產(chǎn)生的能量還不能存儲，但工程團隊正在探索將未使用的能源轉移到電池中的方法，以便在需要時(shí)可以使用。
石墨烯是目前發(fā)現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。由于其良好的強度、柔韌、導電等特性，它在物理學(xué)、材料學(xué)、電子信息等領(lǐng)域具有廣闊的應用潛力。
在光學(xué)特性方面，有研究數據表明，單層石墨烯對可見(jiàn)光以及近紅外波段光垂直的吸收率僅為2.3% 。
“如何讓陽(yáng)光透過(guò)覆蓋在光伏電池上的皮膚是我們真正的挑戰。”Ravinder對《先進(jìn)功能材料》（
Advanced Functional Materials）表示。
“無(wú)論是何種光線(xiàn)，98%都能到達太陽(yáng)能電池。” Dahiya對BBC解釋道，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電能被用于產(chǎn)生觸覺(jué)。“它的觸覺(jué)比人類(lèi)的皮膚要好上一個(gè)數量級。”
皮膚給予了機器人手臂應有的按壓反饋，使其可以更好地控制抓取物體的力量，即便是易碎的雞蛋也可以穩穩地拿起和放下。
Dahiya 表示：“下一步是開(kāi)發(fā)支持這項研究的發(fā)電技術(shù)，并用它來(lái)驅動(dòng)假手的電機，這可以讓我們創(chuàng )建一個(gè)完全能量自主的假肢。”
此外，這種性能優(yōu)越的機器人皮膚也并不昂貴，Dahiya表示，5-10平方厘米的新型皮膚只需花費1美元的成本。事實(shí)上，石墨烯能做到的遠不止賦予機器手臂敏銳的觸感這一點(diǎn)，它還能幫助機器人皮膚自愈。
據futurism報道，印度科學(xué)家在期刊
Open Physics發(fā)表的的最新研究發(fā)現，石墨烯具有強大的自我修復功能?？茖W(xué)家們希望能將這一特性應用到傳感器領(lǐng)域，讓機器人也和人類(lèi)一樣擁有皮膚自我修復功能。
傳統的金屬機器人皮膚的延展性較差，容易出現裂隙和破損。然而如果石墨烯制成的亞納米傳感器可以感知到裂隙，那么機器人皮膚就可以阻止裂隙進(jìn)一步擴大，甚至修復裂隙。研究數據表明，當裂隙超過(guò)臨界位移閾值后，自動(dòng)修復功能就會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)。
“我們希望通過(guò)分子動(dòng)力模擬過(guò)程觀(guān)察原始和有缺陷的單層石墨烯的自愈行為，同時(shí)也觀(guān)察石墨烯在亞納米傳感器裂隙定位過(guò)程中的表現。”在接受采訪(fǎng)時(shí)，論文的主要撰寫(xiě)者Swati Ghosh Acharyya表示 ：“在室溫且沒(méi)有任何外部刺激的情況下，我們能夠觀(guān)察到石墨烯的自我修復行為。”
來(lái)自印度的研究人員表示，這項技術(shù)將會(huì )迅速投入應用，或許就是下一代機器人。
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