記者5日從清華大學獲悉，該校航天航空學院、柔性電子技術實驗室張一慧教授課題組，創新性研製出具有仿生三維架構的新型電子皮膚系統，可在物理層面實現壓力、剪切力、應變等多種機械訊號的同步解碼與感知，對壓力位置的感知解析度約為0.1毫米，接近真實肌膚。目前這項科學研究成果屬於世界首個，相關論文發表在最新一期的國際學術期刊《科學》。

具有立體架構的電子皮膚：仿生設計概念及真實元件圖片。 A圖展示電子皮膚的仿生設計概念；B圖為貼於機械手指尖的電子皮膚；圖CG為電子皮膚的照片、力感測單元與應變感測器局部放大圖及應變柵線與過孔局部顯微放大圖片。圖片來源：清華大學

據介紹，這種三維電子皮膚與皮膚結構類似，也由「表皮」「真皮」和「皮下組織」組成，且各層的有效模量與人類皮膚中的對應層相近。感測器及電路主要位於「真皮」層中，其中，力感測單元設計為八臂籠狀結構，感測器位於籠狀結構上部，更靠近電子皮膚表面，因而對外部作用力高度敏感；應變感測器位於裝置底部的拱形結構上，在垂直高度上與力感測單元上部的感測器保持一定距離，因此，只對面內的拉伸應變敏感，幾乎不會受壓力的干擾。

基於這種具有三維架構的電子皮膚，研究人員結合深度機器學習演算法，開發出只需透過觸摸便可同時測量物體模量及局部主曲率的先進觸覺系統，展示了其在判別食物新鮮程度等真實場景中的應用，反映其在物理量定量測量（如摩擦係數等）、人機互動等領域的應用潛力。