科技日报天津6月7日电 (记者孙玉松 通讯员吴军辉)记者7日从南开大学获悉,该校电子信息与光学工程学院徐文涛团队与美韩两国明升体育app家合作,研发出了世界上首条柔性人造触觉神经,让更智能的人造皮肤离现实又近了一步。这一研究成果在最新一期国际刊物《明升体育app》上全文发表。
人类皮肤是极为复杂的系统,其中有成千上万个感受器用于感知压力、温度、位置等信息。这些信息被转化成神经信号,在外围神经和中枢神经中逐级传送。如果能让机器人拥有类似皮肤的触觉,可以感知温度、压力,甚至具有神经活动,那么它们将“解锁”更多新技能。中美韩三国明升体育app家实验中利用柔性有机材料成功地模拟制造出来类似人体SA-I触觉神经,这种人造感知神经由3个核心部件组成:电阻式压力传感器、有机环形振荡器、突触晶体管。该系统首先利用一系列感受器感知极为细微的压力,并产生相应的电压变化,随后通过环形振荡器(人工神经纤维)将电压变化转变为电脉冲信号。多个环形振荡器得到的电信号被突触晶体管集成转变为突触电流,进而传递到下一级神经。
据介绍,这种人造神经能够很好地模拟人类皮肤触觉功能,能够与生物体神经信号兼容,开创性地制造出了柔性人造感知神经,并实现了人造神经与动物神经形成的杂化反射弧。研究人员已成功利用其与蟑螂腿实现的连接以及运动控制,初步证实了这种兼容性。
这种人工神经触觉系统具有良好的生物兼容性、柔性和高灵敏度,它可应用于假肢中与人体神经系统相兼容的感知的实现,柔性轻质的结构将使相关产品具有很好的舒适性,对神经系统疾病治疗具有潜在意义。同时,这种人造神经可应用于软体机器人,使其实现类似人类感知,并在极端环境中替代人工作。
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