來自可彎曲電子和傳感技術(shù)小組的教授及其同事最初的突破是為石墨烯制作的假手開發(fā)了一種觸敏覆蓋物。尋找一種為這種電子皮膚他們希望利用石墨烯卓越的物理特性來利用太陽(yáng)能為電子皮膚提供動(dòng)力。利用太陽(yáng)光線為合成皮膚提供動(dòng)力的新方法可以幫助創(chuàng)造出能夠使截肢者恢復(fù)觸覺的高級(jí)假肢。這項(xiàng)工程由工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)資助，將發(fā)電光伏電池集成到能能量自主，柔性和透明觸覺電子皮膚上。石墨烯是一種高度柔韌的透明導(dǎo)電石墨形式，盡管只有一個(gè)原子厚度，但它比鋼更堅(jiān)固，更具導(dǎo)電性和透明性。石墨烯的光學(xué)透明度，允許大約98％的光線照射到其表面直接通過它，這使其成為從太陽(yáng)收集能量以發(fā)電的理想選擇。使用人體的電字與機(jī)器皮膚不同，人體皮膚是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，能夠通過一系列神經(jīng)傳感器檢測(cè)壓力，溫度和紋理，神經(jīng)傳感器將信號(hào)從皮膚傳遞到大腦。

“我們已經(jīng)在創(chuàng)造假肢原型方面做出了重要的步驟，這些原型整合了合成皮膚并且能夠進(jìn)行非常敏感的壓力測(cè)量，”該項(xiàng)目教授說。“這些測(cè)量意味著假肢手能夠執(zhí)行具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，如正確夾持軟材料，而且我們還使用了創(chuàng)新的3D打印策略來構(gòu)建更實(shí)惠的。這些的敏感皮膚的假肢，可以創(chuàng)照出更好抱護(hù)人類安全機(jī)器人。比如在建筑工地工作或生產(chǎn)線上工作的機(jī)器人如果在某個(gè)人意外地進(jìn)入了他們的運(yùn)動(dòng)區(qū)域在受傷發(fā)生前及時(shí)停止了，那么它就不太可能意外傷害到人類。“自2017年3月發(fā)布他們對(duì)太陽(yáng)能利用的原始研究以來，該團(tuán)隊(duì)取得了重大突破。當(dāng)時(shí)，他們還無(wú)法儲(chǔ)存皮膚光伏電池產(chǎn)生的多余能量。

現(xiàn)在該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)推出了他們的完全靈活的合成皮膚原型。它包括一個(gè)集成在柔性太陽(yáng)能電池上的柔性石墨烯觸摸感應(yīng)層。這使它有可能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)假肢所需的詳細(xì)運(yùn)動(dòng)。新的皮膚每平方厘米只需要20納瓦的功率，即使市場(chǎng)上現(xiàn)有的最差質(zhì)量的光伏電池也很容易滿足。他們的研究現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到可以將多余的能量存儲(chǔ)在皮膚內(nèi)的柔性超薄高性能超級(jí)電容器中。這不僅改善了機(jī)器人和假肢中皮膚的有效使用，這一進(jìn)步為其他技術(shù)開辟了新的可能性。任何需要靈活，輕量，超薄能量存儲(chǔ)解決方案的創(chuàng)新都可以利用這種技術(shù)，例如無(wú)人機(jī)或可穿戴技術(shù)。

該團(tuán)隊(duì)說，下一步是進(jìn)一步發(fā)展支持這項(xiàng)研究的發(fā)電技術(shù)，并用它來驅(qū)動(dòng)假肢手本身的電機(jī)。乃至創(chuàng)造出一個(gè)完全能量自主的假肢，目前已經(jīng)朝著這個(gè)方向取得了一些令人鼓舞的進(jìn)展，我們期待很快就能提出這些結(jié)果。我們也在探索建立這些令人興奮的結(jié)果的可能性，以開發(fā)可負(fù)擔(dān)醫(yī)療保健的可穿戴系統(tǒng)。

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