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新突破!英国电子皮肤可附于机械手臂

  人造皮肤领域"材料大师"、化学家、斯坦福大学化学工程系系主任鲍哲南曾这样描述她在电子人造皮肤领域的研究初衷。在鲍哲南等科学家的设想中,这种黑科技能够协助假肢理解触摸、弯曲或按压等动作,因此配有假肢的群体得以恢复对外界的真实感知。
  其实,除了人工义肢、医疗检测和诊断等方面的应用前景,电子皮肤还能应用于机器人——提升机器人的柔韧性和延展性,甚至让机器人像人类一样在面对疼痛时做出反应。
  电子皮肤发展至今,其厚度、响应速度等性能不断提升,但作为移动电子设备,电子皮肤的续航问题也是一大关键。
  为此,英国格拉斯哥大学研究团队提出了一项方案:利用太阳光,向电子皮肤供能。2017 年 3 月 22 日,该团队题为Energy‐Autonomous, Flexible, and Transparent Tactile Skin(自供能、灵活、透明的触觉皮肤)的论文发表于学术期刊《先进功能材料》。
  当时,研究团队称:相比其他只受电池驱动的材料,这类电子皮肤工作的时间将更长,同时又不会像有线电子产品那样移动受限。
  时隔三年,英国格拉斯哥大学研究团队顺着利用太阳光的思路,在电子皮肤续航问题上实现了突破。
  时隔三年,电子皮肤再获突破
  前不久,英国格拉斯哥大学研究团队题为 Energy Generating Electronic Skin WithIntrinsic Tactile Sensing Without Touch Sensors(无需触摸传感器、具有内在触觉传感的自供能电子皮肤)的论文发表于《IEEE 机器人学汇刊》。
  仅根据论文标题便得知,该团队设计的电子皮肤未配备触摸传感器,可谓是完全达到了「自供能」的程度。
  而在三年前,该团队提升电子皮肤续航的做法是添加了由石墨烯制成的感光发电传感器,论文也显示,让光伏模块获得足够太阳光的一个关键因素便是应用了透明的触摸感应层。
  基于这种方法,电子皮肤变得低能耗化,每平方厘米所需能量为 20 毫微瓦,相当于当年最低等级的光伏电池。
  当时,作文合著者之一、来自格拉斯哥大学詹姆斯 · 瓦特工程学院可弯曲电子与传感技术团队的 Ravinder Dahiya 表示:我们下一步计划是深度研究发电技术,从而支撑整个研究和假肢的自主驱动,可能会打造一个完全自供能的义肢。
  不难发现,过去三年,研究团队先做「加法」、后做「减法」,最终实现了电子皮肤自供能。
  当电子皮肤遇到太阳能电池
  那么,其自供能原理是什么?
  根据论文,大量的传感器和读出电子器件连续运行,要想满足电子皮肤的能耗要求,是具有挑战性的。因此,研究团队首次提出了无需任何触摸传感器,具有内在触觉传感的自供能电子皮肤(下文将其简称为 eSkin)。
  eSkin 包括一个微型太阳能电池的分布式阵列和软弹性衬底上的红外发光二极管(IRLEDs)。据了解,这些太阳能电池不仅能自己发电,还能产生一些额外能量,并能提供触摸和近距离感应的触觉功能。通过读取太阳能电池和发光二极管的能量输出变化,eSkin 可感知距离、物体位置等多项参数。
  其具体原理是:当暴露在光源下,太阳能电池将产生能量;如果电池(或者说 eSkin)被在其附近的物体挡住光线,那么当电池与物体接触时,光的强度(即产生的能量)就会下降至零,eSkin 由此确认触碰。这种情况下,eSkin 受到的光线强度和 eSkin 与物体的距离强相关。
  正如 Ravinder Dahiya 所说:通过实时比较光线强度,再进行校准,就可以确定 eSkin 和物体之间的距离。
  为验证这一思路是否可行,研究团队将 eSkin 附着在一个 3D 打印的机器手上,记录它与环境的互动。下图最下方部分展示了覆有 eSkin 的机器手的 3 个子系统,从下至上依次是能量管理、传感、驱动。
  研究团队发现,仅手掌区域就能产生 383.6 mW 能量。他们设想,如果将 eSkin 覆盖整个身体(约占 1.5 平方米的区域),eSkin 就能产生超过 100 W 的能量。如下图所示,eSkin 能够对接近它的不同物体进行定位、边缘检测和三维形状评估。
  不仅如此,他们还将 eSkin 应用于工业机器臂,发现可以安全地实现人机交互。
  对于这项突破,Ravinder Dahiya 表示,本质上,他们把如何给大面积电子皮肤供电的难题变成了一个机会——将电子皮肤转化成一种能产生能量的资源。
  鉴于 eSkin 的材料集成传感能力,除了在机器人领域,研究团队还畅想了 eSkin 未来的大量潜在应用:
  · 在假肢方面,eSkin 比其他电子皮肤更轻便,这将有助于制造重量、尺寸最佳的义肢,方便义肢使用者。
  · 在脑机接口方面,eSkin 可以有效地减少脑机接口中常见的时间延迟问题。
  · 在自动化方面,特别是电动和交互式汽车领域,一辆覆盖着 eSkin 的汽车有着良好的近距离感应能力,因此也能轻易地"看到"正在靠近的障碍物或行人。
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人性之本与智慧之源圣经上说,世界和人是神的创造。根据创世记,神创造世界和人的时候,看着一切都是好的。这表明,神喜欢自己创造的一切,祂觉得好。因此,神爱世界和人。佛经上说,虚空法界众生皆佛所化。诸佛都我能想到最刺激的事?和你一起看20年前的房产广告这几天,很多人的朋友圈都被一张水果图案挂牌价刷屏了。据悉,在今年春节前,深圳实施了二手房成交参考价政策,因此房产中介在对外公布时只能发布二手房成交参考价。但是上有政策,下有对策。为建造空间站是为了科学实验,微重力环境与地球重力环境完全不同即使国际空间站不让我们加入,我们依然有很多很多收获,这依然是全人类的进步大家的思维只能停留在让不让进的问题,我们应该知道派遣宇航员常驻空间站要做什么,建造或者进入空间站是做什么?只人类科学发展史,已更新至2021年1月16日定期重新编辑更新,永久置顶,可随时在主页查看今年包括未来发生的科学领域有关的重要的事情,帮助大家系统了解全人类科学进步的相关新闻,复制链接按照以下步骤操作即可查看,如果无法查看可以看点来啦,是SpaceX的星舰还是NASA的SLS?谁先登月?哈哈,我不想占用微头条的篇幅,微头条还有很多事情要给大家科普,所以今天这篇文章主要是为大家科普一下SLS火箭,顺带提一下星舰和SLS的对比。SLS发射一次需要20亿美元,大家问得最NASA,麻省理工和Skoltech公司将共研新月球着陆器美国Skoltech科技公司和美国麻省理工学院的科学家们分析了几十种选择,从性能和成本两个方面为未来登月任务挑选最佳着陆方案。自1972年12月阿波罗17号机组人员离开月球表面以来作业来了,SpaceX星舰原型机成功着陆,这是全人类的进步SpaceX的星舰原型机成功回收着陆,但是在8分钟之后SN10突然爆炸了,不过这次爆炸也是计划中的,因为埃隆说这也叫做RUDs,即快速非计划拆卸。该公司试飞了序列号为10的星舰原型科学无国界,未来会有更多旋翼机在火星起飞,NASA再次创造了历史有史以来第一次,人造动力物体在地球以外实现了飞行任务,美国宇航局创造号无人机于4月19日星期一完成了首次飞行。第一次飞行的创造号开启了一个新的时代,为未来的核动力无人机任务做好了准带十岁以上男孩进女更衣室,就是害人又害己的愚蠢行为了妈妈该不该带儿子进女性更衣室年轻母亲带十多岁的儿子进游泳馆的女更衣室去换衣服,是一个违背社会公德而害人又害己的愚蠢之举。此举明目张胆不尊重他人隐私,违背社会公德是不言而喻。至于为何宇航服值几亿美元吗?它是微缩的太空飞船,未来宇航服有什么升级想要在火星殖民,想在月球建造永久的居住区?火箭?飞船?推进系统?引擎?探测器?商业航天?不,其实大多数人都忽略了一个硬核的产物宇航服。到了月球了,宇航员不出舱活动,就在HLS里面猫永久部署军舰?英国信心满满,实力还能支撑得起吗军武次位面作者leon最近一段时间,作为目前全世界美国全球战略的密切配合者,英国皇家海军最近又开始刷自身的存在感了,除了前一阵子高调宣布自己的航母战斗群要来到我国周边海域进行自由航
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