世界首條柔性人造觸覺神經(jīng)誕生

南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院徐文濤團(tuán)隊(duì)與美韓兩國(guó)科學(xué)家合作，研發(fā)出了世界上首條柔性人造觸覺神經(jīng)，讓更智能的人造皮膚離現(xiàn)實(shí)又近了一步。這一研究成果在最新一期國(guó)際刊物《科學(xué)》上全文發(fā)表。

人類皮膚是極為復(fù)雜的系統(tǒng)，其中有成千上萬(wàn)個(gè)感受器用于感知壓力、溫度、位置等信息。這些信息被轉(zhuǎn)化成神經(jīng)信號(hào)，在外圍神經(jīng)和中樞神經(jīng)中逐級(jí)傳送。如果能讓機(jī)器人擁有類似皮膚的觸覺，可以感知溫度、壓力，甚至具有神經(jīng)活動(dòng)，那么它們將“解鎖”更多新技能。中美韓三國(guó)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)中利用柔性有機(jī)材料成功地模擬制造出來(lái)類似人體SA-I觸覺神經(jīng)，這種人造感知神經(jīng)由3個(gè)核心部件組成：電阻式壓力傳感器、有機(jī)環(huán)形振蕩器、突觸晶體管。該系統(tǒng)首先利用一系列感受器感知極為細(xì)微的壓力，并產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化，隨后通過(guò)環(huán)形振蕩器（人工神經(jīng)纖維）將電壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)。多個(gè)環(huán)形振蕩器得到的電信號(hào)被突觸晶體管集成轉(zhuǎn)變?yōu)橥挥|電流，進(jìn)而傳遞到下一級(jí)神經(jīng)。

據(jù)介紹，這種人造神經(jīng)能夠很好地模擬人類皮膚觸覺功能，能夠與生物體神經(jīng)信號(hào)兼容，開創(chuàng)性地制造出了柔性人造感知神經(jīng)，并實(shí)現(xiàn)了人造神經(jīng)與動(dòng)物神經(jīng)形成的雜化反射弧。研究人員已成功利用其與蟑螂腿實(shí)現(xiàn)的連接以及運(yùn)動(dòng)控制，初步證實(shí)了這種兼容性。

這種人工神經(jīng)觸覺系統(tǒng)具有良好的生物兼容性、柔性和高靈敏度，它可應(yīng)用于假肢中與人體神經(jīng)系統(tǒng)相兼容的感知的實(shí)現(xiàn)，柔性輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)將使相關(guān)產(chǎn)品具有很好的舒適性，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療具有潛在意義。同時(shí)，這種人造神經(jīng)可應(yīng)用于軟體機(jī)器人，使其實(shí)現(xiàn)類似人類感知，并在極端環(huán)境中替代人工作。