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- 仿生電子皮膚實現(xiàn)觸覺 - 溫度雙模感知，假肢觸感接近人類
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2025/8/7
韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）機(jī)器人與智能系統(tǒng)實驗室研發(fā)的仿生電子皮膚，在《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表的論文中展示了其突破性性能：可同時檢測 0.1-100kPa 范圍內(nèi)的壓力變化和 10-50℃的溫度波動，空間分辨率達(dá) 100dpi（每英寸 100 個傳感單元），響應(yīng)時間僅 5 毫秒，各項指標(biāo)全面超越現(xiàn)有產(chǎn)品，使假肢首次具備接近人類皮膚的觸感分辨能力。
這款電子皮膚采用三明治式三層結(jié)構(gòu)設(shè)計：底層是基于石墨烯的壓力傳感器陣列，通過壓阻效應(yīng)（壓力導(dǎo)致材料電阻變化）實現(xiàn)力學(xué)感知，其石墨烯片層間的微褶皺結(jié)構(gòu)使靈敏度達(dá)到 0.5kPa⁻¹，可感知蝴蝶停落的壓力；中層為垂直生長的氧化鋅納米線網(wǎng)絡(luò)，利用其壓電特性實現(xiàn)溫度檢測，納米線的直徑僅 50 納米，確保了快速的熱響應(yīng)；頂層是聚酰亞胺柔性封裝層，厚度僅 20 微米，可承受 10 萬次彎折而不損壞。
“我們在傳感器陣列中集成了 2048 個獨(dú)立通道，通過時分復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)并行信號采集�！� 研究帶頭人李在煥教授在演示中展示，裝配該電子皮膚的假肢能準(zhǔn)確區(qū)分絲綢（0.2kPa）與砂紙（5kPa）的觸感差異，甚至能辨別 37℃與 38℃的溫差 —— 這相當(dāng)于人類指尖對溫度的分辨極限。
臨床試驗的效果更為顯著。在對 12 名前臂截肢患者的 6 個月測試中，使用該電子皮膚的假肢用戶，物體識別準(zhǔn)確率從傳統(tǒng)肌電假肢的 65% 提升至 92%，其中對易碎物品（如雞蛋）的抓取成功率從零提升至 83%。患者滿意度調(diào)查顯示，佩戴舒適度評分（10 分制）從 4.2 分提高至 7.8 分，83% 的使用者表示 “能感受到接近真實的觸感反饋”。
該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在加速。韓國現(xiàn)代重工已獲得獨(dú)家授權(quán)，計劃 2028 年將其應(yīng)用于汽車裝配線機(jī)器人，預(yù)計使精密部件裝配效率提升 50%，誤操作率降低 90%。醫(yī)療領(lǐng)域，首爾國立大學(xué)醫(yī)院正推進(jìn)臨床驗證，目標(biāo) 2029 年實現(xiàn)商業(yè)化，初期定價約 8 萬美元，僅為現(xiàn)有進(jìn)口觸覺假肢的 1/3。
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