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我国科学家设计出基于毛发状微结构的高灵敏脉搏监测柔性传感器

近日，清华大学深圳国际研究生院的科研团队设计出基于毛发状微结构的高灵敏脉搏检测柔性传感器。该研究成果发表在Chemical Engineering Journal期刊，论文标题为“Flexible sensor based on Hair-like microstructured ionic hydrogel with high sensitivity for pulse wave detection”。

该研究通过改进光刻工艺设计制造出一种离子水凝胶传感器，其具有可调节、不稳定的类似毛发微结构，同时兼具了高灵敏度和宽压力监测范围。该传感器在0～4 kPa 范围内的灵敏度为2,296 kPa-1，在4～40 kPa 范围内的灵敏度为1,167 kPa-1，在40～100 kPa范围内的灵敏度为511 kPa-1，同时具有较低的检测极限（-3.9 Pa）、快速的响应时间（37 ms）和良好的稳定性（2,900次/循环），并且其实时响应可以与不同的加载压力、加载速度相匹配。同时，在无外界压力下，该研究不仅成功通过袖带压缩来监测脉搏波，还实现了在静压下监测脉搏波。此外，离子水凝胶还可以被收集和再生，有利于环境保护和资源利用。

该研究为实现兼具高灵敏度、宽线性检测范围和良好稳定性的柔性可穿戴传感器提供了有益探索。

日本研究团队开发出基于柔性微指的主动触觉传感系统

2022 年10 月10 日，日本立命馆大学（Ritsumeikan University）的 研究团队在Scientific Report期刊上发表了题为“Active tactile sensing of small insect force by a soft microfinger toward microfinger-insect interactions”的论文，展示了一种基于集成人工肌肉执行器和触觉应变传感器的柔性微指。研究团队提出了微机器人与昆虫的交互系统，实现了球潮虫和微指之间的交互，该成果有望应用于触觉遥操作机器人系统。

微指（12 mm × 3 mm × 490 μm）作为末端执行器可以移动和触摸昆虫，并且可以检测昆虫的反作用力。微指的人工肌肉执行器是一种由聚合物制成的气动球形执行器（PBA），它足够柔软且安全，可与昆虫温和地交互。在之前的研究中，团队成员已经使用PBA 开发了带有微指的机器人操纵系统，实现了物体抓取运动。此外，他们还开发了用于细胞聚集体操纵的微指，可将球形人类骨髓间充质干细胞（hMSC）聚集体（φ200 μm）捏住并释放在微孔板上。

除了人工肌肉微执行器之外，研究还将触觉传感器集成到微指中。团队成员利用液态金属（Galinstan）填充的微通道开发了一种用于PBA 的应变传感器。这种液态金属应变传感器是电阻式的，其应变系数大约为1。该应变传感器可以通过将液态金属填充到微通道中来制造。这项研究表明，集成在微指中的液态金属应变传感器可以检测昆虫的反作用力。因此，微指能够对活体昆虫进行主动力传感。团队成员还开发并报道了一种触觉遥操作机器人系统，该系统由一个从属微指和一个操作员的主接口设备组成。

该研究结果将推动对微小型生物的进一步评估，以及人类与环境交互的技术发展。

英国科学家开发智能机器人助力探查地下管道堵塞

近日，英国利兹大学教授内塔·科恩博士及其研究团队在《机器人与人工智能前沿》杂志上发表了一项成果，展示了一种名为“乔伊”的微型机器人，该微型机器人可完全自主探索真实的地下管网。

“乔伊”能够独自在直径仅为 7.5 cm 的迷宫管道中导航，它的重量只有70 g，小到可放在手掌中。

“乔伊”借助3D 打印的“轮腿”行走，这种轮腿可以在笔直的路段上滚动，也可以在小型障碍物上行走。它配备了一系列节能传感器，可测量它到墙壁、交叉口和角落的距离，还配备了导航工具、麦克风和摄像头，以及用于拍摄管网中的故障并保存图像的“聚光灯”。

传感器可让“乔伊”在不需要打开摄像头或使用耗电的计算机视觉的情况下导航，这既节省了能源，又延长了乔伊的电池寿命。当电池电量不足时，“乔伊”就会回到原点补充能量。

研究人员表示，其目标是开发一群可交流和合作的“乔伊”们，而且它们还将通过一个名为“袋鼠妈妈”的母亲机器人进行部署。“袋鼠妈妈”将配备更复杂的传感器和机械臂等修复工具，并携带多个“乔伊”。最终，该系统能够检查和绘制管网的状况图，监控管道甚至执行维护任务。