添州理工学院开发由汗水驱动的电子皮肤,领航异日的机器人技术

原标题:添州理工学院开发由汗水驱动的电子皮肤,领航异日的机器人技术

出汗是一件平时的幼事,吾们活动后出一身汗会觉得稀奇神清气爽。你以为汗液除了盐分就没什么稀奇的了?其实不然,汗液里包含着许众科学暗号,甚至能够睁开下一代可穿戴设备和机器人技术的大门。

可穿戴设备的重要提战之一是电源。许众科学家都在行使电池,有些人曾经尝试过行使太阳能电池来搜集人体活动的能量,但这些无法实现可不息性供电。现在,汗液这栽天然可不息的‘能源’逐渐走进了高科技实验的走列,“吾们能从汗水中获得裕如的能量来为可穿戴设备供电吗?” 答案是一定的。

比来,添州理工学院的钻研团队开发了一栽由人类汗水限制的电子皮肤,可协助开发下一代机器人和医疗设备。电子皮肤,顾名思义,它可重现人类皮肤相答环境因素转折的能力。这个稀奇出炉的电子皮肤议定生物燃料电池从人的汗液中搜集能量,对关键的代谢生物标志物(例如葡萄糖,尿素,NH 4 和pH值)进走采集,并议定矮功耗蓝牙将个性化新闻无线传输到用户界面。

这个微妙的新式设备特意佻达,佩戴的时候甚至感觉不到它的存在。它由两个重要片面构成:(i)包含生物传感器的软性电化学贴片,用于人类汗液中的能量搜集和分析。(ii)包含刚性电子器件的超薄聚酰亚胺板,用于电源管理,信号处理和无线传输。电子器件用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装,反馈中心以避免汗液与电子器件接触,引首设备故障。

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电子皮肤由生物燃料电池供电,能够产生裕如的不息安详的电力。吾们的汗液中含有浓缩的乳酸,会被电子皮肤的燃料电池汲取——该燃料电池由碳纳米约束成,阳极为乳酸氧化酶(Lox),这栽酶能够分解乳酸盐生成丙酮酸。阴极为铂/钴相符金纳米颗粒,将周围的氧气还原为水。这栽氧化还原逆答会产生安详的电流来为电子皮肤负载供电。

为了验证电子皮肤行为生物传感器的有效性,三个实验人员佩戴着电子皮肤进走了健身房必做项现在——动感单车活动。每幼我以60rpm的速度踩单车40分钟,然后修整10分钟。当电子皮肤充分接触到汗液后,最先每15秒钟议定蓝牙将传感数据传输到屏幕,并且在对温度和汗液分析物进走校准后,数据会进一步转换为浓度程度。

该电子皮肤还能够行为机器人辅助的人机界面,电子皮肤放在出汗的手臂上,能够实时无线限制死板臂的活动:死板臂能够识别出人类手臂的手势,然后挨近并抓住现在的物体。

除此之外,它还能够实现伪肢走走限制,从而在现实环境中实现康复辅助治疗。议定结相符更众的用于脑电图和肌电图记录的物理传感器以及不息的代谢监测,众模式电子皮肤能够促进新式伪体的设计和优化。

钻研人员外示“吾们期待该体系成为一个平台。除了是可穿戴生物传感器之外,它还能够是人机界面。行使该平台搜集的生命体征和分子新闻可用于设计和优化下一代伪肢。”

原文链接:

https://robotics.sciencemag.org/content/5/41/eaaz7946

论文题现在:

Biofuel-powered soft electronic skin with multiplexed andwireless sensing for human-machine interfaces

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posted @ 20-04-26 07:50 admin  阅读:

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