近年来，材料科学家和工程师为机器人和假肢应用引入了越来越复杂的材料。这包括各种电子皮肤，旨在感知周围环境并人工再现触觉。

清华大学的研究人员最近推出了一种新型双模式触觉电子皮肤，它可以增强机器人的传感能力，同时还允许它们利用人类用户的触觉来交流信息。这种电子皮肤发表在预印本服务器arXiv上的一篇论文中，并被IEEEICRA2024接受，它既可以感知触觉信息，也可以产生触觉反馈，从而实现基于触摸的双向人机交互(HRI)。

“我们的论文提出了一种双模式电子皮肤(e-skin)，旨在增强人机交互(HRI)，”论文合著者丁文波博士告诉TechXplore。“它解决了当前电子皮肤技术的局限性，只能提供触觉感知或触觉反馈，但不能两者兼而有之。传感和反馈单元的工作机制无法无缝结合，导致设备体积更大，制造成本更高。”

丁博士和他的同事最近研究的主要目标是开发一种双模式电子皮肤，它也可以通过触觉信息的双向传输对接触力做出反应。为了实现这一目标，他们推出的电子皮肤集成了多模态磁性触觉传感和振动反馈。

“电子皮肤集成了柔性磁性薄膜、硅弹性体、霍尔传感器阵列、执行器阵列和微控制器单元，”丁博士解释道。“霍尔传感器检测机械压力引起的磁膜变形，从而导致磁场变化，从而实现多维触觉感知。同时，执行器阵列产生机械振动，提供触觉反馈，增强交互体验人类与机器人之间。”

丁博士和他的同事在一系列实验中测试了电子皮肤的原型，并探索了其在物体识别、精确称重和沉浸式HRI三个主要可能应用中的潜力。他们发现电子皮肤在感知触觉信息和产生触觉反馈方面都很有效。

“称重实验特别具有创新性，因为它以意想不到的创造性方式利用了触觉振动，”丁博士说。此外，可以控制精细称重过程的速度，控制精度可提高至(~0.0246g)，满足日常烹饪和工业称重要求。该设备的总成本不到26美元，重量小于29克。”

丁博士和他的同事推出的双模式触觉电子皮肤很快就会在各种环境中进行部署和测试。除其他外，它可以推进机器人操作，实现工业机器人更精确的控制，并为复杂假肢的开发开辟新途径。

丁博士补充道：“我们未来的研究和开发将侧重于小型化电子皮肤组件，以适应更广泛的应用，结合新的传感方式(例如温度传感)，并添加听觉反馈。”“这些进步旨在提供更全面的感官体验并改善人机协作。”