机器人“大白”的神奇皮肤有何神奇

好莱坞大片《超能陆战队》中的机器人“大白”深受人们喜爱,其神奇的皮肤功不可没。美国研究人员日前研制出了一种拉伸性好、可感测压力并发光的人造皮肤,未来可用于机器人和可穿戴设备等领域。
美国康奈尔大学等机构研究人员在新一期《科学》杂志上报告说,他们模仿可拉伸与变色的章鱼皮肤,研制出了这种人造皮肤。它有三层结构,上下层是包裹在橡胶样软材料中的透明水凝胶电极,中间层是包裹了硫化锌荧光粉末的同种橡胶样软材料。整体器材制作采用了3D打印等技术,所需成本较低。由于选用了高强度易拉伸的材料,它可单向拉伸延展至近6倍于其原始长度,并且拉伸不影响其发光性能。
在康奈尔大学材料工程系学习的李硕主要负责这种人造皮肤发光器件的制造和测试。他告诉新华社记者:“这种皮肤提供了一种制造可延展发光器件的全新思路。常规基于有机发光二极管与高分子发光二极管的可延展发光器件虽然可以实现良好的发光性能,但是受其材料所限,最大的延展性只有120%。”

这种皮肤有一个重要特性就是能像真正的皮肤那样感知与测量形变及压力,从而可应用在机器人上。李硕说,好莱坞大片《超能陆战队》里的医疗机器人“大白”在充气与拥抱男主人公时,需要一个准确的信号反馈来保证它不会充气过量或用力过猛伤害人类,这种反馈就可以由他们发明的这种皮肤来提供。
这种皮肤的发光性能还能用于简单的信号传递。灵感同样来自于章鱼,章鱼能通过控制皮肤颜色和斑点形态的变化而互相沟通。研究人员制作了一个爬行软机器人,其皮肤使用了蓝、橙、绿3种颜色的发光器,在黑暗环境中爬行时可主动开启和关闭,实现一共有8种信号组合的简单交流。
李硕说,目前他们的主要目标是希望将这种技术运用在当前热门的可穿戴设备上,制造出可拉伸的电子器件,而不是像现在流行的智能手表那样只是把尺寸缩小的常规电子器件安装在橡胶手环上。
至于下一步的研究,他们希望通过引入其他微电子制造技术及电子控制技术,提高可拉伸发光器的分辨率并丰富其色彩,争取能用作显示器。另一个方向是利用它感知压力及发光的特性,进一步加强人机之间的互动。其他应用方向还包括制造章鱼形机器人进行海底仿生试验等。