约翰霍普金斯大学的研究人员已经开发出一种电子皮肤(“e-真皮”),它可以安装在义手上,使佩戴者有触觉。
触觉或痛感是假肢设备最受期待的功能之一。如果佩戴者感觉不到他们所接触的东西,机器人所达到的精密机械和灵巧性就无法发挥其最大的功能。假肢仍然不能为佩戴者提供关于他们所接触的东西的大量反馈——没有温度,没有纹理。
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当安置在假肢设备上时,这种人造皮肤可以让截肢者在他们失去的肢体上感受到疼痛和其他感觉。
这种电子皮肤是由一种柔软的材料和橡胶制成的,其中植入了触摸传感器,可以真实再现神经末梢的活动。它可以包裹在现有假肢的指尖上。
研究人员探索了人类的皮肤,以创造出功能类似于人类皮肤的电子皮肤。位于我们皮肤上的传感器网络将各种感觉传递给大脑,告诉我们我们正在触摸的东西是热的还是冷的,尖锐的还是光滑的,柔软的还是坚硬的,等等。
他们创造的皮肤旨在传递两种特定的感觉:物体的锋利度和弯曲度。他们使用织物和橡胶的组合来制作皮肤。为了复制人类皮肤上的受体,他们添加了多层传感器。这些传感器可以感知物体的感觉——例如,它是均匀的还是不均匀的——然后通过电线将这些感觉传递给截肢者残肢的末梢神经。
研究小组使用了一种叫做经皮神经电刺激(TENS)来刺激被截肢者残肢的周围神经,并询问他们在幻肢中的感觉。如果在残肢的某个位置,特定水平的TENS在被截肢者的假拇指中产生了疼痛感,研究人员就会知道,当假体的拇指接触到类似疼痛的东西时,就会向该区域发送该水平的刺激,比如一个尖锐的物体。利用脑电图(EEG)检测大脑活动,确认刺激幻肢的过程。
本质上,电子真皮层被教导以电子方式编码不同的感觉,类似于人类皮肤的功能。
研究人员认为,电子皮肤可以为假肢提供更逼真的感觉,同时保护它们不受伤害。
他们正计划通过让电子真皮层感知物体的温度来提高它的感知能力。
这项研究发表在杂志上科学的机器人.