感同身受!具有感知功能的电子皮肤问世,机器人也能感觉到疼痛了

来自:前瞻网 2020-09-16

对人类来说,疼痛感并不愉快,但却是不可或缺的。因为疼痛,人类才有逃避危险的本性。

研究人员一直在努力开发可让机器人和假肢在相当长一段时间内感到疼痛的电子皮肤。例如,这些技术可以让那些使用义肢的人感觉到撞击、割伤、灼热和刺痛等感觉,从而使其规避潜在的危险。

澳大利亚的研究人员成功开发出一种人造皮肤,它能像真实皮肤一样对疼痛刺激做出反应,以前所未有的细节复制痛苦刺激的反馈回路。并且能够区分疼痛的严重程度。研究人员认为这是迈向智能机器和假肢的重要一步。

这项研究已发表在《高级智能系统》 ( Advanced Intelligent Systems ) 杂志。

参与研究的博士研究员阿塔尔 · 拉曼 ( Ataur Rahman ) 说 :" 虽然一些现有技术使用电信号来模拟不同程度的疼痛,但我们的新设备可以对真实的机械压力、温度和疼痛做出反应,并提供合适的电子响应。这意味着人造皮肤可以区分用手指轻轻触碰针和不小心用针刺伤自己之间的区别。这在以前还从来没有实现过。"

人造皮肤实际上结合了该团队一直在研究的三种独立的传感技术:可拉伸的电子材料,这种电子材料由硅树脂制成,具有透明、可拉伸和不易摧毁等特性,且不会与人体发生排斥反应 ; 温度反应涂层,在受热时发生变化,比人的头发薄 1000 倍 ; 电子存储单元,用于模仿大脑存储信息。

首席研究员马杜 · 巴斯卡兰 ( Madhu Bhaskaran ) 教授表示 :" 我们一直通过皮肤感知事物,但是我们的疼痛反应只在某个特定的点上发生,比如当我们触摸到太热或太尖锐的东西时。"

" 到目前为止,还没有哪种电子技术能够逼真地模拟人类的疼痛感受。当压力、热量或寒冷达到令人痛苦的临界点时,新的人造皮肤会立即做出反应。这是未来发展复杂反馈系统的关键一步,凭借这项新技术,可以发展出真正智能的假肢和智能机器人。"

这一研究成果对机器人和医疗设备领域来说意义重大。机器人拥有感知后,可以自主规避危险,从而延长使用寿命。随着进一步的研究,该团队希望电子皮肤可以用于非侵入式皮肤移植手术,减少侵入皮肤移植带给患者的痛苦。

从更广泛的意义上说,这对截肢患者来说也是一大福音。据中国民政局公布的数据,中国残疾人占全国总人口的比例为 6.34%,其中下肢截肢人数超过 170 万人。考虑到上肢截肢和手指等部位,这一人群应该更为庞大。

有了具有感知功能的电子皮肤,只要在义肢上适当安装,那么截肢患者就可以拥有相应部位的感知,从而有效避免生活中的危险。而对于那些因为事故导致皮肤受损的患者,电子皮肤不仅美观而且实用。

编译 / 前瞻经济学人 APP 资讯组

原文来源:

//newatlas.com/robotics/electronic-skin-rmit-pain-heat-pressure/

//www.technology.org/2020/09/04/scientists-created-pain-sensing-electronic-skin/