Science Advances刊登柔性电子贴片,允许与机器人双向通信
休斯敦大學的工程師開發(fā)了一種易于制造的柔性電子貼片,當貼在人體上時,可以將人的動作和其他命令引導給機器人,并從機器人接收溫度反饋。
作者:風雨撫蕖
與馬克斯還未弄清人腦機制,就準備打開你的腦子相比,來自休斯敦大學的工程師更希望使用一款多功能 HMI 設備——可穿戴式貼片,讓人類和機器的融合變得更加容易。
這項研究成果發(fā)表在了不久前的Science Advances 雜志上。
這款可穿戴式貼片的厚度僅僅只有不到 4 微米,整個結構只使用了一種材料,但卻包含了晶體管,RRAM 存儲單元,應變傳感器,紫外光檢測器,溫度傳感器和加熱器。
這究竟是什么樣的神奇貼片?
一貼控制機械臂,兩貼機器熱反饋
參與本項研究的志愿者在手背貼上了可穿戴式貼片,通過對人手部動作的捕捉將肌肉信號直接用于引導機器人。
為了更好地控制機器人的動作,機器人同樣可以來上這么“一貼”。
這樣就可以通過貼片的集成加熱器電路,從機器人手向人手提供溫度反饋來關閉人機控制回路。
可以看到,兩手相握時白框區(qū)域溫度明顯上升,松開后溫度很快回到了體溫。
通過這樣的機制,貼片實現(xiàn)了機器和人的雙向通信。
這與腦機接口相比,雖然不能直接通過意識控制機器人,但至少不用面臨巨大的未知風險。
看似泡面,內(nèi)藏玄機
乍一看,這 4 微米厚的貼片沒什么特別的,甚至不免令人想起了肥宅必備的泡面,但是這小小的身軀下卻暗藏玄機。
放大來看我們才發(fā)現(xiàn),其實每根面條的形態(tài)是不一樣的,每一個不同的形態(tài)實際上就對應一種元器件。
從左到右依次是,RRAM,F(xiàn)ET,UV 傳感器,溫度傳感器和應變傳感器。
這些器件都是研究人員使用光刻法圖案化的結構,由 50 納米厚的金導體,氧化銦鋅(IZO)半導體,聚酰亞胺封裝和(用于晶體管)常見的介電環(huán)氧樹脂 SU-8 組成。
導體的泡面狀允許器件與聚酰胺一起伸展而不會斷裂,這樣柔軟的質(zhì)感,使得人在佩戴時獲得更好的觸感。
革命性創(chuàng)新,前景可期
正如該項研究的帶頭人余存江博士所說:“傳統(tǒng)上,要實現(xiàn)多種功能,您可能需要將多種材料或多個芯片集成在一起。但現(xiàn)在使用一種材料就可以做到這一切。”
實現(xiàn)這一創(chuàng)新的余存江博士曾將上榜《麻省理工科技評論》的“35 歲以下創(chuàng)新 35 人”榜單,獲得先鋒者稱號。
該榜單旨在于全球范圍內(nèi)評選出被認為最有才華、最具創(chuàng)新精神,以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創(chuàng)新者或企業(yè)家。
獲獎事由正是發(fā)明了一種可拉伸的橡膠半導體材料,并在此基礎上開發(fā)出了各種全橡膠電子晶體管、傳感器、集成器件與系統(tǒng),為半導體材料加上了“可拉伸”這一多年無法實現(xiàn)的性能,這也將在眾多領域產(chǎn)生革命性的推動作用。
我們有理由相信這項技術未來能夠更好地改變我們的生活。
總結
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