仿生手指通过戳物体“看”其内部
人类的手指不仅仅能感知物体表面的触感，它们还能告诉我们很多关于物体表面之下的信息：例如，一个很有力的握手可以揭示骨头的位置，如果反复探查，甚至可以找到肌腱。受这种能力的启发，科学家开发了一种类似手指的装置，通过触碰物体表面来绘制其内部结构的三维图像。以往的触觉传感器只能检测物体的外部形状、硬度和纹理，而无法获取其下的细节。在一项发表于《细胞报告·物理科学》的研究中，研究人员通过扫描模拟人体组织和电子电路测试了他们的装置。“这种仿生手指在材料特性分析和生物医学工程领域有着令人兴奋的应用前景，”研究的共同作者、中国武夷大学的工程师陈志明表示。“该技术也可被应用于机器人和假肢中，这是我们下一步的研究主题。”这种新型“手指”内置了一种碳纤维触觉传感器，当它与较硬的物体接触并被压缩时，会返回更强的信号。该装置在物体表面移动，对每个位置进行多次探查，感受压力变化。这个过程可以揭示表面之下的细节，例如在较软材料中的硬层。“当被这种仿生手指按压时，硬物体会保持其形状，而软物体在足够压力下会发生变形，”研究的通讯作者、武夷大学的工程师罗建毅表示。“这些信息和记录的位置一并传输至计算机，并实时显示为三维图像。”其他成像技术，包括X光、正电子发射断层扫描（PET）、磁共振成像（MRI）和超声波，各有优缺点。X光存在健康风险，而其他方法则缺乏便携性或速度，许多还价格昂贵。新设备可能不会比超声波便宜很多，但可能提供更高的分辨率。“它提供了一种不同的方法，在某些特定情况下有其独特优势，”未参与此项研究的伦敦大学学院的工程师斯里拉姆·苏布拉马尼亚姆表示。“我不认为使用超声波对印刷的电子电路进行成像是一件容易的事。”在模拟人体组织中，该装置准确地识别出了骨头和血管。对于封装在柔软材料中的柔性电子电路，它检测出电路断裂和错误钻孔等问题。“当我们制造这些设备时，我们总是担心如果有什么东西损坏了，唯一能知道的方法就是将其拆开，”苏布拉马尼亚姆说道。该设备在遇到表面过于坚硬的物体时会遇到挑战，可能会错过硬层之下的细节。然而，研究人员计划将其发明扩展到更多维度，或许从其他方向进行探测。“这个系统可以扩展为多个‘手指’，就像我们的手一样，实现‘全方位’检测，”陈志明表示。“这将使它能够获得更完整的信息。”
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