像王思宏助理教授(中)和博士生苏琪(左)和杨莉(右)开发的可拉伸压力传感器可以在软机器人领域实现长期以来备受追捧的应用。学分:芝加哥大学未来，带有先进传感器的柔软机器人手可以帮助诊断和护理患者，或者充当更逼真的假肢。但是，对具有类似人类的感知能力和灵巧性的柔软机器人手进行编码的一个障碍是压力传感器的可拉伸性。尽管压力传感器——机械手抓取和拾取物体，甚至从手腕上获取脉搏所需要的——已经能够弯曲或伸展，但它们的性能受到这种运动的显著影响。
芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员找到了解决这个问题的方法，并设计了一种新的压力传感器，它可以拉伸50%，同时保持几乎相同的传感性能。它也足够灵敏，可以感知一小张纸的压力，并且几乎可以瞬间对压力做出反应。
研究人员将传感器连接到一只柔软的机械手上，然后机械手能够用它从人的手腕上获取脉搏波形——每次脉搏跳动中的动态压力模式。我们的研究结果于11月24日在科学进展发表，研究人员已经为这项技术申请了专利。
领导这项研究的王思宏助理教授说:“这是第一个可以拉伸并且仍然保持高灵敏度和快速响应率的压力传感器。“它可能是研究界和医疗保健行业的重要技术。”
特殊的双层设计
创建能够在软机器人上工作的压力传感器一直很困难，因为软机器人拉伸的皮肤可能会给压力传感器带来横向应变。这将另一个机械信号引入系统，使得很难将压力和应变分离成单独的测量值。
王的研究生领导了一种传感器的开发，这种传感器通过一种新的电气双层设计来工作。外层由弹性导电纳米粒子糊和弹性体组成。里面立着微小的微型锥体。当压力施加在传感器上时，微型锥体会轻微压缩，与一个电极相连，该电极会发出一个关于压力水平的信号。
弹性体材料使传感器天生具有弹性，但研究人员增加了每个微型锥体底部的硬度，因此即使传感器被拉伸和变形，微型锥体也保持完整。事实上，即使当材料被拉伸到50%(人体通常需要的拉伸程度)时，传感器仍保持其高灵敏度。该传感器还被证明是坚固的，在被拉伸500倍后没有失去任何传感能力。
将传感器融入机器人技术
可拉伸压力传感器的应用范围很广，但王指出，最近的证明了他们的迫切需要。许多被困在家里的人只能通过虚拟远程医疗与医生交谈，无法获得所需的诊断或治疗护理。
未来，机器人可以提供这样的服务。王和他的团队在一只柔软的机械手上测试了他们的传感器，该机械手能够使用压力传感器来抓住人的手腕并记录脉搏波形。这种机器人还可以利用压力传感器，通过对身体部位施加可控的按摩压力，为患者提供物理治疗。
该传感器还可以充当假肢上的电子皮肤。例如，一只柔软的机器人假手最终可以感知手指在拿起物体时感受到的压力。
王和他的团队正致力于为机器人手添加多个传感器——将它们扩展到多个手指，并添加能够为l纹理供电的新型传感器——并开始合作设计未来的假肢应用。
其他作者还包括、杨莉、、山、简·凯莱赫、罗曼·尼特、、、、戴、、刘友弟、马祖斯基、、金立华、佩德罗·洛佩斯。
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