人類皮膚是難以(yǐ)複製的,因為它不僅(jǐn)柔韌、有觸感且能夠(gòu)自愈。然而,科學家們(men)的最新發(fā)現正在賦予機器人皮膚這樣的特性
你以(yǐ)為隻(zhī)有生命體的皮膚才柔韌(rèn)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,甚至比人類皮膚表現得(dé)更好(hǎo)。
英國格拉斯哥大學的研究人員使用石(shí)墨烯,開發出了一種觸覺比人手更(gèng)靈敏的電子機器人皮膚。
據外(wài)媒報道,格拉斯哥大學教授Ravinder Dahiya表示,新開(kāi)發的機器人皮膚本質(zhì)上是一種觸覺傳感器,科學(xué)家們將利用它造出更輕巧的義肢,以及表(biǎo)麵皮膚摸起來更柔軟、更自然(rán)的機器人。
而這種傳感器(qì)也是邁向更(gèng)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(gōng)耗(hào)智能機器(qì)人皮膚由一層單(dān)原子層石墨烯製成。皮膚每平方厘米的功率為20納瓦,相當於目前可用的(de)最低質量的(de)光伏電池。雖然皮膚的光伏電池產生的能量還不能(néng)存儲,但(dàn)工程(chéng)團(tuán)隊正在(zài)探索將(jiāng)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。
石墨烯是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一(yī)種新型納米材料(liào)。由於其良(liáng)好的強度、柔韌、導(dǎo)電等特性,它在物理學、材料學、電子信息等領域具有廣闊的應用潛力。
在光學特性方麵,有研究數據表明,單層石墨(mò)烯對可見光以及近紅外波段光垂直的吸(xī)收率僅為2.3% 。
“如何讓陽光透(tòu)過覆蓋在光伏(fú)電池上的皮(pí)膚是我們真正的(de)挑(tiāo)戰。”Ravinder對《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)表示。
“無論是何種光線(xiàn),98%都能到達太(tài)陽能電池。” Dahiya對BBC解釋道,太陽能電池產生的電能被(bèi)用於產生觸覺。“它的觸覺比(bǐ)人(rén)類(lèi)的皮膚要好上一(yī)個數量級。”
皮膚給予了機(jī)器人手臂應有的(de)按壓反饋,使其可以更好地控製抓取物體的力量,即便是易碎的雞蛋也可以穩穩地拿起和放下。
Dahiya 表(biǎo)示:“下(xià)一步是開發支(zhī)持這項研究的發電技術,並用它來(lái)驅動假手的電機,這可以讓我們創建一個完全能量(liàng)自主(zhǔ)的假肢。”
此外,這種性能(néng)優越的機(jī)器人(rén)皮膚也並(bìng)不昂貴,Dahiya表示,5-10平方厘米的新型皮膚隻需花費(fèi)1美(měi)元的成本。事實上,石墨烯能做到的遠不止賦予機(jī)器手臂敏銳的(de)觸感這一點,它(tā)還能幫助機器人皮膚自愈。
據futurism報道(dào),印度科學(xué)家在期刊Open Physics發(fā)表的的最新研究(jiū)發(fā)現,石墨烯具有強大的自(zì)我修複功(gōng)能(néng)。科(kē)學家們希(xī)望(wàng)能(néng)將這(zhè)一特性應用到傳感器領域,讓機器人也和人類一樣(yàng)擁有皮膚自我修複功能(néng)。
傳統的金屬機(jī)器人皮膚的延(yán)展性較差,容易出現(xiàn)裂隙和破損。然而如(rú)果石墨烯製成的亞納米傳感器可以感知到裂隙,那麽機(jī)器人皮(pí)膚就可(kě)以阻止裂隙進一步擴大,甚(shèn)至修複裂隙。研究數(shù)據表明,當裂隙超過臨界位(wèi)移閾值後,自動(dòng)修複功能就會自動啟動。
“我們希望通(tōng)過(guò)分子動(dòng)力模擬過程觀(guān)察(chá)原始和有缺陷的單層石墨烯(xī)的自愈(yù)行為,同時也觀察石墨烯在亞納米傳感器裂隙(xì)定位過程(chéng)中的表現。”在接受采訪時,論文的主要撰寫者Swati Ghosh Acharyya表示 :“在室溫且沒有任何外部刺激的情況(kuàng)下,我們能夠觀察到(dào)石墨烯的自我修複行(háng)為(wéi)。”
來(lái)自印度的研究人員(yuán)表示,這項技(jì)術(shù)將會迅速投入應用,或許就是下一代機器人。
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