人工皮肤感知干湿 机器人掌握换尿布基本功

【编者按】奶爸奶妈们请听这个福音，科学家在“换尿布机器人”的研制道路上又跨出一步：人工皮肤能感知干湿了，这可是会换尿布的基本技能哦。

韩国研究人员新近试成的人工皮肤，可谓相当聪明。它像真皮肤那样有弹性，能感知压力、温度和湿度。它甚至内置有加热元件，让人感觉更像活的组织。研究人员将这种人工皮肤覆盖在假手上进行了测试，希望有朝一日它能与主人的神经互动，将假皮肤感知的各种感觉统统传递给主人。

新皮肤的本体由称为聚二甲基硅氧烷（PDMS）的硅树脂材料制成，柔软、透明。它内嵌着硅纳米带，当皮肤被挤压或拉伸时，硅纳米带会发电，这是所提供触觉反馈的源头。这种皮肤也能感受物体的热冷。

新皮肤的湿度传感器是由电容组成的。如果电容周围的聚合物吸收水分，后者会改变聚合物存储电荷的能力。测量电容存储量的变化，就能确定环境的水分含量。

研究人员精心设计了测试湿度传感器的方法。他们先将假手通过人工皮肤获得的湿度读数与市售湿度传感器的测量结果比对，结果吻合很好，说明思路正确、协议正常。为了做得更科学严谨，研究者让假手接触各种状况的尿布。实验中当假手接触到湿尿布时，测得的湿度指数增高（图中的蓝色柱）。假手成功地区分出干、湿尿布。

研究人员通过改变硅纳米带的形状，调整皮肤各处的弹性程度。在皮肤不需要伸展的部位（如指尖），纳米带包得较紧绷，以最大限度地提高感觉灵敏度；而像手腕等需要活动的部位，纳米带比较松弛，可扩展空间最多能达到16%。“这是可拉伸电子很好的示范应用。”工程师说。

“假手和叠层电子皮肤能执行许多复杂的动作，比如握手、敲击键盘、抓球、捧杯热（或冷）饮料、触摸干湿表面，还有与人接触。”研制者发表在《自然通讯》的文章中写道。

加热元件的设置也是个难题，“假肢装置和人工皮肤要有自然感，它们的温度分布必须控制得与人体匹配。”

人工皮肤散发热量的多少，是由热敏致动器控制的。研究者设计了一个方法来测定皮肤是否稳定在36.7摄氏度：将假手放到一个塑料娃娃身上，然后测量假手传递给娃娃的热量。结果表明，假手传出的热量与人手相仿。

斯坦福大学人工皮肤工程师鲍真安并没有参与这项新研究，但对此兴奋不已。她说，先前知道该团队为人工皮肤研制了温度、压力、湿度传感器，这次将传感器整合到弹性基板，更是个创新之举。

团队还在研究如何更好地将人工皮肤得到的感觉信息传输给截肢者的大脑。他们已成功地将皮肤得到的压力信息传递到老鼠的大脑，但论文认为相应的方法用于人体还不够安全。

我们听到过很多好消息了：能借助思维或肌肉运动控制的假肢；比人的皮肤敏感一千倍的人工皮肤；还有能自愈的人工皮肤。今天看到的则是张弛有度、散热像人皮肤、能感知干湿的新品。奶爸奶妈们有理由等待梦想的产品：换尿布机器人。

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