仿生手指创建人体组织电子产品和其他复杂物体的3D地图

发布时间：2023-02-16 19:28:02 栏目：生活

导读 如果我们不用使用X射线或超声波，而是使用触摸来对人体和电子设备的内部进行成像，那会怎样?在15月3日发表在《细胞报告物理科学》杂志上的

如果我们不用使用X射线或超声波，而是使用触摸来对人体和电子设备的内部进行成像，那会怎样?在15月3日发表在《细胞报告物理科学》杂志上的一项研究中，研究人员提出了一种仿生手指，可以通过触摸复杂物体的外表面来创建其内部形状和纹理的<>D地图。



“我们的灵感来自人类的手指，它具有我们所知道的最敏感的触觉感知，”资深作者，五一大学教授罗建一说。“例如，当我们用手指触摸自己的身体时，我们不仅可以感觉到皮肤的质地，还可以感觉到皮肤下方骨骼的轮廓。

“我们的仿生手指超越了以前的人工传感器，这些传感器只能识别和区分外部形状，表面纹理和硬度，”共同作者，五一大学讲师Zhiming Chen说。

仿生手指通过在物体上移动并施加压力来“扫描”物体——想想源源不断的戳或戳。每次戳一下时，碳纤维都会压缩，它们压缩的程度提供了有关物体相对刚度或柔软度的信息。根据物体的材料，当被仿生手指戳戳时，它也可能会压缩：刚性物体保持其形状，而柔软的物体在施加足够的压力时会变形。此信息及其记录位置将中继到个人计算机，并以 3D 地图的形式显示在屏幕上。

研究人员测试了仿生手指绘制由多种材料制成的复杂物体的内部和外部特征的能力，例如埋在一层软硅下的刚性“字母A”，以及形状更抽象的物体。当他们用它来扫描由三种不同材料(刚性内部材料、柔软内部材料和柔软外涂层)组成的小复合物体时，仿生手指不仅能够区分柔软的外涂层和内部硬脊，而且还能区分柔软的外涂层和填充内凹槽的软材料。

接下来，研究人员测试了手指感知和成像模拟人体组织的能力。他们使用3D打印创造了这种组织 - 由三层硬聚合物和柔软的硅胶“肌肉”层组成的骨骼组件组成。仿生手指能够重现组织结构的3D轮廓，并在肌肉层下方定位模拟血管。

该团队还探索了仿生手指在不打开电子设备的情况下诊断问题的能力。通过用仿生手指扫描有缺陷的电子设备的表面，研究人员能够创建其内部电气组件的地图，并确定电路断开的位置以及错误钻孔，而不会突破封装层。

“这种触觉技术为人体和柔性电子产品的无损检测开辟了一种非光学方式，”罗说。“接下来，我们希望开发仿生手指对不同表面材料进行全向检测的能力。