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世界首条柔性人造触觉神经诞生

来源:    2018/6/8 13:52:29     浏览次数:0

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科学家合作,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《科学》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。中美韩三国科学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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