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机器人仿真皮肤材料应用:TPE及水凝胶前景广阔!
来源:utpe |  发表时间:2018-05-21 |  点击:

未来,水凝胶还可能用来制作人造皮肤、可穿戴电子设备以及植入大脑的装置。目前,它只是可用于仿真机器人皮肤材料的潜在的在研产品。柔性电极材料正式投入使用还需时日,但其使用前景十分广阔。


现阶段,可用于机器人仿真皮肤的材料并不多,主要是硅胶、TPE材料、水凝胶、柔性电极材料等,其中硅胶已经被应用,TPE材料还未被生产商使用,水凝胶、柔性电极材料属于潜在的在研产品。

 

硅胶

硅胶是热固性的一种弹性体。目前,机器人皮肤覆层材料以硅橡胶为主,也叫做人体硅胶、加成型硅胶、双组分加成型硅胶。由两部分组成:A组分是硅胶,B组分是固化剂;两组分按一定的份额混合配比。产品为无色或皮肤色油状液体,硫化后变成柔软的弹性材料。
硅胶是作为人体仿真材料最常见的材料,硅胶材料不仅手感优异,而且各项耐温效果也很明显,但是硅胶材料由于其加工的工艺相当复杂,所以成本相对来说比较昂贵。因此,单个仿真硅胶机器人的造价较高,市场需求量相比其他服务型机器人较少。


TPE材料

根据新思界产业研究中心公布的《2018-2023年TPE行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示,TPE是一种热塑性弹性体,具有环保无毒,易着色,手感爽滑柔软,硬度范围0A-95A,加工成型简单,不需要硫化加工,可以循环再生利用,降低成本。目前,TPE作为第三代橡胶在世界各地取得了极为迅猛的发展。TPE材料是介于橡胶与塑料之间的人造合成材料,它具有橡胶的各项特性,也具有塑料的各项加工性能,但是市场上的服务仿真机器人的皮肤还没有使用TPE材料。


水性高分子凝胶

由麻省理工学院(MIT)的华裔科学家赵选贺带头发明。由于兼有柔软性和弹性,水凝胶有着广泛地应用范围,其中之一是作为伤口敷料,被放置在皮肤的创伤处,潮湿的水凝胶能够起到防止伤口干燥、感染,缓解疼痛的作用,另外,水凝胶本身不会黏附在皮肤表面,移除时也不会对皮肤造成二次伤害。
水性高分子凝胶中95%的成分都是水,柔软光滑,所以能和人体高度相容。此外,由于它的表面覆盖着一层薄薄的弹性体,因此可以像人体皮肤一样,牢牢锁住凝胶里的水分,让它长久保持水润亲肤。不仅如此,它还是一种优良导体,能植入一系列电子设备。


柔性电极材料

美国斯坦福大学的化学工程师鲍哲南教授领导的团队多年以来一直致力于进行“有触觉”的“人造皮肤”的开发。此“人造皮肤”其实是一种独特的电子元件,它利用敏感的电子材料制成,可以被拉伸,能够感受到微小的压力带来的电流变化。这种人造皮肤的材料是一种高分子材料,鲍哲南将其称为“柔性电极材料”。它不仅具备高柔韧度的拉伸性,还和人类皮肤一样能自我修复,同时可以进行生物降解。


这种如皮肤般柔软的塑料电子材料不仅看上去像人类皮肤,而且与皮肤一样能够高度感知类似小飞虫的压力。这种材料具有广泛的应用价值,如果运用到医学上,就可以制成检测器,为癌症病人准确区分硬的癌细胞和软的健康细胞,从而快速、准确地切除癌细胞;如果用在汽车方向盘上,当驾驶人因困乏、走神等原因松开方向盘时,感应器就会及时提醒,避免发生交通事故。如果运用到机器人身上,机器人就可以轻轻拿起一只鸡蛋且不捏碎,那么将会使机器人的各方面的性能大大提高。


新思界产业研究员认为,目前硅胶是常规产品,由于TPE在加工性能方面、回收性和成本价格方面,满足了硅胶材料不能满足的地方,或许成为硅胶的首选替代材料。未来,水凝胶还可能用来制作人造皮肤、可穿戴电子设备以及植入大脑的装置。目前,它只是可用于仿真机器人皮肤材料的潜在的在研产品。柔性电极材料正式投入使用还需时日,但其使用前景十分广阔。

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