智东西(公众号:zhidxcom)
编 | 王颖

导语:人和机器人怎么沟通?贴上这个电子贴片就能让机器人模仿你的动作,实现人与机器人的双向互动。

智东西8月6日消息,休斯敦大学的工程师研发了一种柔性电子贴片,可以将人的动作和其他指令翻译给机器人让它做出相同的动作,并将机器人的温度反馈给人类。

为研发这种柔性电子贴片,休斯顿大学的工程师集成了几种类型的氧化铟锌为基础的设备,包括 RRAM、FET(场效应晶体管)、紫外线传感器、温度传感器和应变传感器。

本文将介绍这种柔性贴片式如何实现人与机器人的双向通信的。

一、柔性电子贴片实现人机双向通信

休斯敦大学Cunjiang Yu教授带领研发团队制作了一种柔性电子贴片,当贴片贴在人的手背上时,机器人可以做出和人类相同的动作,比如握拳或伸开手掌。贴片通过传感器将做出的动作和其他指令翻译给机器人,让它做出与指令相同的动作。

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同时,机器人通过贴片中使用的集成加热电路将机械手的温度反馈给人的手,从而关闭人机交互控制的回路。

为了完成双向交互,研发团队还开发了各种辅助贴片的器件。包括晶体管、 RRAM(阻变式电阻存储器)、应变传感器、紫外光探测器、温度传感器和加热器。

这些器件都是在低温制造过程中使用相同材料,采用光刻技术制成的结构,由50纳米厚的金导体、铟氧化锌(IZO)半导体、聚酰亚胺封装以及用于晶体管的一种称为SU-8的普通介质环氧树脂组成。

二、半导体器件为贴片提供多种功能

导体的蛇形结构允许器件在不断裂的情况下与聚酰亚胺一起拉伸,但半导体的多功能性才是这些器件真正的亮点。在晶体管中,IZO起到电子导电半导体的作用,在紫外传感器中起到光导体的作用。IZO的电阻随温度的升高而减小,可以作为温度传感器热敏电阻中的可变电阻,它的电阻随应变的增大而增大,可以形成应变传感器。

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▲从左到右:RRAM、FET、UV传感器、温度传感器、应变传感器

在这些材料的另一种结构排列中,某些电压会在IZO中形成或破坏导电丝,产生阻变式电阻存储器。即使在作为胶体沉积并干燥形成凝胶(所谓的溶胶-凝胶过程)之后,IZO仍能保持这些功能。

令研发团队引以为傲的一点是,一般来讲想要在一种设备上实现多种功能可能需要多种材料的集成,或者需要多个芯片集成在一起。但现在他们只使用一种材料就可以做到这一切。

结语:人机交互有助于更高效完成任务

休斯敦大学研发团队集合各种半导体功能制作出柔性电子贴片,实现了人与机器人的双向通信。这种电子贴片采用光刻技术,无需使用各种特殊材料就能制作出用于电子贴片的组成器件,实现人机交互的同时做到了高效环保。

人机交互技术已经成为了机器人研究的重点领域,也开始逐渐应用到日常生活中,比如可穿戴设备、医疗机器人等。柔性电子贴片未来也很可能应用于这些设备中,实现人与计算机的双向沟通,更高效、准确的完成任务。

原文来自:IEEE Spectrum