李朝輝 孫會蘋
摘 要:隨著我國改革的不斷深入,我國科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提高,在這種背景之下,我國國內(nèi)的電子科學(xué)與技術(shù)也得到了空前的發(fā)展,并且在不斷的探索發(fā)展過程中取得了舉世矚目的成果。電子皮膚觸覺傳感器就是電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展之中取得的重要成果,并且電子皮膚傳感器在機器人領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域甚至日常家居領(lǐng)域里面都得到了廣泛的應(yīng)用。時代在前進,社會在進步,而電子皮膚觸覺傳感器也在不斷發(fā)展完善的過程之中,在其發(fā)展的路上或多或少與遇到很多挑戰(zhàn)和機遇,本文就電子皮膚觸覺傳感器的研究進展以及發(fā)展前進作較為深入的探索分析。
關(guān)鍵詞:電子皮膚;觸覺傳感器;研究進展;發(fā)展前景
隨著我國科技水平的不斷提高,經(jīng)濟的不斷發(fā)展,人們的生活質(zhì)量越來越高,社會的發(fā)展速度越來越快,為了滿足社會發(fā)展需要,為了更好地方便人們的生活,在電子科學(xué)與技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景之下,電子皮膚觸覺傳感器應(yīng)運而生,在人們生產(chǎn)生活中各個領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。在未來的發(fā)展過程中,電子皮膚觸覺傳感器會面臨著諸多挑戰(zhàn)與機遇。
1. 電子皮膚觸覺傳感器在國內(nèi)外研究進展
就電子皮膚觸覺傳感器國外研究進展而言,2012年韓國科學(xué)研究人員在該領(lǐng)域取得了突破性的進展,他們研究的電子皮膚觸覺傳感器在靈敏度方面可以媲美真正的皮膚,該電子皮膚觸覺傳感器能夠代替皮膚感受到外界環(huán)境帶來的刺激。
就電子皮膚觸覺傳感器國內(nèi)研究進展而言,2016年我國科學(xué)研究人員在該領(lǐng)域也取得了比較傲人的成果,我國科研人員利用石墨烯這種材料研究開發(fā)出了一種新型的柔性觸覺傳感器,這種傳感器不僅不亞于4年前韓國的研究成果,而且還可以通過感知外界的環(huán)境變化做出相應(yīng)的反應(yīng)。
2. 電子皮膚傳感器研究過程中面臨的問題
就現(xiàn)階段而言,即使科學(xué)研究人員已經(jīng)對電子皮膚傳感器研究的非常深入了,并且已經(jīng)取得了非常多的成就,可是在電子皮膚觸覺傳感器的研究過程中也不可能是一馬平川的,肯定會遇到很多難題。
因為專業(yè)的實驗設(shè)施以及監(jiān)測設(shè)施的極度匱乏,這就對電子皮膚觸覺傳感器的研究產(chǎn)生了非常不好的影響,當(dāng)科學(xué)研究人員對石墨烯這種材料在其健康監(jiān)測領(lǐng)域的使用效果方面進行研究的時候,還是遭遇了不小的麻煩,在科學(xué)研究人員這個研究的過程之中,會涉及到極高頻率的循環(huán)工作以及不同頻壓下的傳感器靈敏度的相應(yīng)變化,因為實驗儀器設(shè)備的限制,一直都難以達(dá)到理想的實驗效果。為了可以達(dá)到理想中的實驗效果,科學(xué)研究人員通過不斷地探索和研究,找出了一種可以有效解決的辦法,就是在實際過程中把斬波器以及砝碼連接起來,通過斬波器的不斷轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)為實驗創(chuàng)建一個長期而穩(wěn)定的不同頻率下的壓力變化環(huán)境,從而能夠為實驗的下一步進行打下了基礎(chǔ)。
日本福島核電站核泄漏的問題雖然已經(jīng)過去了很多年,但是仍舊沒有得到妥善解決,當(dāng)?shù)厝耘f在封鎖中。日本為了徹底解決福島核電站產(chǎn)生的核輻射,加快了機器人研究的步伐,為了可以有效的增強機器人對于周圍環(huán)境的感知能力,就要在機器人身上覆蓋電子皮膚傳感器,但是由于種種原因這項工程始終沒有實現(xiàn)。
3. 電子皮膚傳感器的發(fā)展趨勢
近些年來,我國科學(xué)技術(shù)水平提升非常迅速,尤其是在新工藝以及新材料方面的發(fā)展更加顯著,在這樣的環(huán)境之下,極大的推動了電子皮膚傳感器的進一步探索研究,在各個方面都得到了廣泛的應(yīng)用。就未來而言,電子皮膚傳感器的發(fā)展將會朝著更高靈敏度、更加智能化以及更具全面性的方向發(fā)展。具有高柔彈性和高靈敏度的電子皮膚和我國傳統(tǒng)的石墨烯以及單筆碳納米管進行比較,我們其實不難發(fā)現(xiàn)前者有著更大的有點以及更多的良性特征,和人類的皮膚更加接近,可以更好的解決現(xiàn)階段觸覺傳感器陣列功能單一化的缺點,由此而言,這也是電子皮膚傳感器未來一個極其重要的研究方向。
最近,相關(guān)的科學(xué)研究人員對人造仿生皮膚的研究熱情特別高漲,這是一種能夠隨時穿戴的設(shè)備。就目前來看,現(xiàn)在電子皮膚傳感器被廣泛的應(yīng)用于人工智能領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域以及現(xiàn)在比較熱門的VR領(lǐng)域。在電子皮膚傳感器的基礎(chǔ)上制造的人造仿生皮膚可以實現(xiàn)對語音的識別功能和脈搏信號的采集等等人體生理信息的實時掌握。在實際中,對于很多燒傷病患以及截肢的殘疾人而言,人造皮膚無疑是一種福音。這是因為人造皮膚能夠在保證美觀以及正常生活功能的前提下,還能使這些患者擁有觸覺,能夠讓患者們更好的感知這個世界。由此而言,從人造仿生的角度而言,在未來的探索研究過程之中有著非常大的潛在價值,非常廣的發(fā)展空間以及非常大的現(xiàn)實意義,這也是電子皮膚傳感器的重要發(fā)展方向之一。
總結(jié):
隨著我國改革的不斷深入,我國科學(xué)技術(shù)水平也在不斷發(fā)展,在科技蓬勃發(fā)展的勢頭下,電子科學(xué)與技術(shù)也在不斷進步、不斷發(fā)展之中,在其探索發(fā)展的過程之中,取得了諸多可喜的成果,電子皮膚觸覺傳感器就是其中之一。電子皮膚觸覺傳感器的問世,不僅讓世人眼前一亮,而且也在人們生產(chǎn)生活中各個領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用,方便了人們的生活,這就是科學(xué)的真正力量,更是電子科學(xué)與技術(shù)獨特的魅力。正所謂時代在發(fā)展,社會在進步,電子皮膚觸感器也要在不斷的發(fā)展中不斷完善,所以這就要求相關(guān)的科學(xué)研究人員要不斷進行探索、創(chuàng)新,對于面對的困難要積極突破,筆者完全相信在時代的發(fā)展中、社會的進步中,電子皮膚觸覺傳感器的相關(guān)探索研究會有更大的成果,進而可以更好的應(yīng)用于社會中各個領(lǐng)域,從而讓科技的進步可以更好的服務(wù)于人們,為人們的生活做出更大的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1] 曹建國,唐慧,楊光輝,等.有高溫相變的電工鋼熱軋起浪的有限元分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2016,48(1):146—151.
[2] 陶鏞汀.周俊.孟一猛,等.果蔬表面粗糙度特性檢測觸覺傳感器設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2016,46(11):16—21.
[3] 喬紅,尹沛劼,李睿,等.機器人與神經(jīng)科學(xué)交叉的意義:關(guān)于智能機器人未來發(fā)展的思考[J].中國科學(xué)院院刊.2017,30(6):762—771.
[4] 黃英,郭小輝,劉家俊,等.可拼接式全柔性電容觸覺陣列傳感器設(shè)計與實驗[J].機器人,2017,37(2):136—141,151.