Den mänskliga huden är skapad av naturen och har en kraftfull sensorisk förmåga som forskare har strävat efter under mycket lång tid. Det är dock en utmaning för dagens teknik att återskapa det rumsliga arrangemanget i den komplexa 3D-mikrostrukturen i människohuden.
Ett forskarteam under ledning av professor Yihui Zhang från Tsinghua University har utvecklat en tredimensionellt uppbyggd elektronisk hud som efterliknar människans mekanosensorik för helt frikopplad avkänning av normalkraft, skjuvkraft och töjning.
Deras resultat publicerades i Science.
Lärde sig av naturen
Med inspiration från människans hud skapade de en tredimensionellt uppbyggd elektronisk hud med kraft- och töjningsavkännande komponenter i en 3D-layout som efterliknar Merkelceller och Ruffini-ändar i människans hud.
Denna 3DAE-Skin uppvisar utmärkta frikopplade avkänningsegenskaper för normalkraft, skjuvkraft och töjning. Det är den första i sitt slag med kraft- och töjningsavkännande komponenter som är arrangerade i en 3D-layout som efterliknar den hos långsamt anpassande mekanoreceptorer i människans hud.
Förtrollad av artificiell intelligens
Med hjälp av artificiell intelligens utvecklade de ett taktilt system för samtidig modul- och krökningsmätning av ett objekt genom beröring. Demonstrationerna omfattar snabba modulmätningar av frukt, bröd och kakor med olika former och färskhetsgrader.
Kredit: Tsinghua-universitetet
Den resulterande tekniken ger snabb mätning av friktionskoefficienten och modulen hos ett objekt med olika former, med potentiella tillämpningar inom bland annat färskhetsbedömning, biomedicinsk diagnos, humanoida robotar och proteser.
Zhangs studie utfördes tillsammans med kollegor från Tsinghua Universitys laboratorium för tillämpad mekanik, institutionen för teknisk mekanik och laboratoriet för flexibel elektronikteknik.
Ytterligare information: Zhi Liu et al, A three-dimensionally architected electronic skin mimicking human mechanosensation, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adk5556
