中国化学仪器网
首页 信息报道 流变学 流变仪 图书期刊 专家咨询 我的流变 论坛
学术交流 | 厂商动态 | 科技发展| 综合信息 | 人物介绍
搜索:  
您所在的位置:首页 > 信息报道  >  科技发展 >  正文  
斯坦福大学鲍哲南教授、首尔大学Tae-Woo Lee教授、南开大学徐文涛教授联合研发出世界首条柔性人造触觉神经
2018-06-08 来源:中国流变网    点击次数:123次    

  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,斯坦福大学鲍哲南教授、首尔大学Tae-Woo Lee教授、南开大学徐文涛教授团队联合在Science杂志发文,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。

  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。如果人类的身体用电脑的方式处理这些信息,将是一个极其复杂且耗能的过程。

  “人体神经系统用极为高效的机制来处理现实世界所遇到的问题。外界刺激通过感知机械力的受体、局部的神经簇逐层传递到下一级神经、脊髓、以及大脑。只有信号积累到一定的强度,才会传递到下一个环节。这样一来,就省却了许多不必要的信号处理过程,大大提高了效率。”南开大学电子信息与光学工程学院教授徐文涛说。

  徐文涛教授介绍,他和其合作者要解决的核心问题和关键难点在于,设计并实现与生物神经系统工作原理相似,能够与生物神经信号兼容的人造系统,并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人体SA-I触觉神经。这种人造感知神经由三个核心部件组成: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。

人工传入神经系统与生物神经系统的比较

  “从功能上讲,这种人造神经能够很好的模拟人类皮肤的触觉功能,并能够与生物体神经信号兼容。我们的初步试验利用其与蟑螂腿的连接以及运动的控制,初步证实了这种兼容性。”徐文涛教授说,这项工作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。

  据介绍,这种人造感知神经还具有重要的应用意义。“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,柔性轻质的结构将使相关产品具有很好的舒适性;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,并在极端的工作环境中替代人。”徐文涛教授说。


  研究团队表示,尽管这项研究前景可期,但是目前还只是刚刚开始,还有很多工作要做。他们将继续致力于传感器和人造神经突触等基本单元的功能开发,以及人造感知系统的完善。

  “比如,目前这款人工神经系统还较为初步,尚不能像皮肤那样感知更加复杂信息以及温度等,这些将是我们未来的工作方向。这款发明让我们有望开发出更智能的人造皮肤,希望通过进一步强化和拓展功能,尽早地投入应用,造福人类。”徐文涛教授说。

  论文链接:http://science.sciencemag.org/content/360/6392/998

 
版权与免责声明:本网页的内容由中国流变网收集互联网上发布的信息整理获得。目的在于传递信息及分享,并不意味着赞同其观点或证实其真实性,也不构成其他建议。仅提供交流平台,不为其版权负责。如涉及侵权,请联系我们及时修改或删除。邮箱:info@rheology.cn。未经本网同意不得全文转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。
   相 关 新 闻
四川大学高分子研究所...
香港科技大学化学工程...
浙江大学高分子系宋义...
上海交大举办“第五届...
2010年复杂流体流变学...
中科院“百人计划”入...
国际流变学者-悉尼大...
流变学专家-袁学锋教...
2009年复杂流体流变学...
著名动态力学热分析专...
高分子物理学家-美国...
中科院物理所软物质物...
青年流变学者-上海交...
“长江学者”华南理工...
上海交通大学流变学研...
 
互联网站: 中国聚合物网    中国化学仪器网    中国塑料技术网    化学化工论坛
- 网站导航 - 关于我们 - 法律声明 - 广告服务 - 联系我们 -
中国化学会和中国力学会流变学专业委员会(中国流变学会)唯一合作网站
Rheology.cn Copyright(C)2006,All Rights Reserved.
版权所有,未经书面授权,所有页面内容不得以任何形式进行复制