新突破！会诊脉的柔性机器人

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图源：芝加哥大学

配备先进传感器的柔软机械手可以辅助医疗诊断和护理，或作为更为逼真的假肢使用。但是，对于具有与人类相似的感知能力和灵活性的柔软机械手进行编码的一个障碍是压力传感器的可伸缩性。

芝加哥大学PME的研究人员设计了一种新的压力传感器，它可以在保持相同传感性能的情况下拉伸至50%，灵敏度也足以感知一张小纸片的压力，而且它可以在瞬间对压力做出响应。研究人员将该新型传感器连接到一个机器人的柔软机械手上，即可从人类手腕获取脉搏波形。

助理教授王思宏说:“这是第一个可以拉伸并保持高灵敏度和快速反应能力的压力传感器。无论是在学术研究界还是在医疗保健行业，它都是一项重要的技术。”

特殊双层设计

制造能够配备在软体机器人上的压力传感器一直都是很困难的一件事，因为软体机器人的皮肤拉伸时会给压力传感器带来侧向应变，这相当于给系统引入了另一个机械信号，难以将压力和应变分离开来单独测量。

为此研究人员设计了一种新型双电层传感器。外层由弹性的导电纳米颗粒膏和弹性体组成，里层矗立着微型金字塔。当给传感器施加压力时，微型金字塔会轻微压缩并与电极连接，电极会发送压力水平的信号。

弹簧体材料使传感器具有固有的弹性，在此基础上研究人员还增加了每个微型金字塔底部的刚度，所以即使传感器被拉伸到50%（人体通常所需的拉伸程度）仍然可以保持高水平的灵敏度。

将传感器融入机器人技术

可伸缩压力传感器的应用范围很广，最近的COVID-19更是证明了这点。许多人被困在家里，只能通过虚拟远程医疗与医生交流，无法得到实际的诊断或护理，而未来，配备可伸缩压力传感器的软体机器人可以提供这种服务。

研究人员在一个软体机器人手上测试了他们的传感器。这个机器人能够使用压力传感器抓住人类的手腕并记录脉冲波形，还可以使用压力传感器控制按摩身体的力度从而为患者提供物理治疗。

这种传感器还可以充当假肢上的电子皮肤，使用者可以感知到手指在拿起物体时的真实压力。