清华研制出世界首款具仿生三维架构电子皮肤：压力感知分辨率仅0.1毫米

6月5日消息，据清华大学官网，清华大学航天航空学院、柔性电子技术实验室张一慧教授课题组在国际上首次研制出具有仿生三维架构的新型电子皮肤系统，可在物理层面实现对压力、摩擦力和应变三种力学信号的同步解码和感知，对压力位置的感知分辨率约为0.1毫米，接近于真实皮肤。

张一慧教授指出，人类皮肤之所以能敏锐地感知外界力学信号，是因为其内部拥有高密度排列且具备三维空间分布的触觉感受细胞。这些细胞能够精确地捕捉并传递外界刺激信息。

在电子皮肤的研究中，如何同时识别和解码压力、摩擦力和应变信号，实现精确的触觉感知，一直是一个巨大的挑战。

张一慧教授领导的团队首次提出了具有三维架构的电子皮肤设计概念，并成功研制出了仿生三维电子皮肤。这款电子皮肤由“表皮”、“真皮”和“皮下组织”构成，各部分的质地均与人体皮肤中的对应层高度相似。

值得注意的是，这款电子皮肤在微小的尺寸内集成了惊人的传感器数量。在仅食指指尖大小的区域内，就分布着240个金属传感器，每个传感器的大小仅有两三百微米，这与人体皮肤中触觉感受细胞的分布极为相似。

当电子皮肤与外界物体接触时，其内部的传感器会协同工作，收集信号。这些信号经过一系列传输和提取处理后，结合深度学习算法，使得电子皮肤能够精确地感知物体的软硬程度和形状。

张一慧教授表示，这款电子皮肤实际上是一种模仿人类皮肤感知功能的新型传感器。未来，它不仅可以安装在医疗机器人的指尖进行早期诊疗，还可以像创口贴一样直接贴在人的皮肤上，实时监测血氧、心率等健康数据，为人们的健康保驾护航。