柔性人造触觉神经研发成功

2018年06月12日08:50 来源:健康报网

  如果能让机器人拥有触觉,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。日前,世界上首条柔性人造触觉神经的问世,让这一设想距离现实更近了一步。近日,美国斯坦福大学鲍哲楠、韩国首尔大学李泰宇、南开大学徐文涛团队联合在《科学》杂志上发表论文,报道了一种基于柔性有机电子器件的高灵敏度仿生触觉神经系统。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,在机器人手术、义肢感触等领域具有应用前景。

  南开大学电子信息与光学工程学院徐文涛教授说,这项研究要解决的核心问题和关键点在于,设计并实现与生物神经系统工作原理相似,并能与生物神经信号兼容的人造系统,同时使这套系统具有很好的柔韧性。基于上述设想,中美韩联合研究团队利用柔性有机材料模拟了一种人体触觉神经。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。

  “从功能上讲,这种人造神经能很好地模拟人类皮肤的触觉功能,并能与生物体神经信号兼容。我们初步证实了这种兼容性。”徐文涛说,这项工作开创性地制造出柔性人造感知神经,并实现人造神经与动物神经形成的杂化反射弧。

  “由于这种感知神经与生物体神经的兼容性,它可应用于假肢中与人体神经系统相兼容的感知的实现,而且对神经系统疾病的治疗具有潜在意义。同时,这种人造神经如果应用于软体机器人,可使其实现类似人类的感知,并在极端工作环境中替代人。”徐文涛说。(记者李哲 通讯员吴军辉)

(责编:许心怡、杨迪)


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