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A Potentiometric Electronic Skin for Thermosensation and Mechanosensation
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2021-02-22 , DOI: 10.1002/adfm.202010824
Xiaodong Wu 1 , Juan Zhu 1 , James W. Evans 2 , Canhui Lu 3 , Ana C. Arias 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2021-02-22 , DOI: 10.1002/adfm.202010824
Xiaodong Wu 1 , Juan Zhu 1 , James W. Evans 2 , Canhui Lu 3 , Ana C. Arias 1
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Electronic skins (e‐skins) that mimic the thermosensation and mechanosensation functionalities of natural skin are highly desired for the emerging fields of prosthetics and robotics. Advances in the materials and architecture of e‐skins have been made; nevertheless, sensing mechanism innovations are rarely explored. Here, inspired by the skin sensory behaviors, a single potentiometric sensing scheme for both thermosensation and mechanosensation functionalities are presented. Through careful materials selection, component optimization, and structure configuration, the coupling effect between thermosensation and mechanosensation can be significantly minimized. Such a potentiometric sensing scheme enables one to create a new class of energy‐efficient e‐skin with distinctive characteristics that are highly analogous to those of natural human skin. The e‐skin reported here features ultralow power consumption (at nanowatt level), greatly simplified operation (only voltage output), ultrahigh sensitivity (non‐contact sensing capability), all‐solution‐processing fabrication, and, more importantly, good capability for simultaneous monitoring/mapping of both thermal and mechanical stimulations. In addition to proposing a new sensory mechanism, integration of the dual‐functional e‐skin with a soft robotic gripper for object manipulation is demonstrated. The presented concise yet efficient sensing scheme for both thermosensation and mechanosensation opens up previously unexplored avenues for the future design of skin prosthetics, humanoid robotics, and wearable electronics.
中文翻译：
用于热敏和机械感测的电位电子皮肤
新兴的假肢和机器人技术非常需要模仿天然皮肤的热敏和机械感测功能的电子皮肤（e-skin）。电子皮肤的材料和结构已经取得了进步。然而，很少探索传感机制的创新。在这里，受皮肤感官行为的启发，提出了一种针对热感和机械感测功能的单一电位感测方案。通过仔细的材料选择，组件优化和结构配置，可以显着最小化热敏和机械感测之间的耦合效应。这样的电位传感方案使人们能够创建具有独特特征的新型节能电子皮肤，这些特征与自然人的皮肤高度相似。此处报告的电子皮肤具有超低功耗（纳瓦级），极大简化的操作（仅电压输出），超高灵敏度（非接触感测能力），全解决方案加工制造，更重要的是，具有出色的处理能力同时监视/映射热刺激和机械刺激。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。大大简化了操作（仅电压输出），超高灵敏度（非接触感测能力），全解决方案加工制造，更重要的是，还具有同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。大大简化了操作（仅电压输出），超高灵敏度（非接触感测能力），全解决方案加工制造，更重要的是，还具有同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。
更新日期：2021-04-22
中文翻译：
用于热敏和机械感测的电位电子皮肤
新兴的假肢和机器人技术非常需要模仿天然皮肤的热敏和机械感测功能的电子皮肤（e-skin）。电子皮肤的材料和结构已经取得了进步。然而，很少探索传感机制的创新。在这里，受皮肤感官行为的启发，提出了一种针对热感和机械感测功能的单一电位感测方案。通过仔细的材料选择，组件优化和结构配置，可以显着最小化热敏和机械感测之间的耦合效应。这样的电位传感方案使人们能够创建具有独特特征的新型节能电子皮肤，这些特征与自然人的皮肤高度相似。此处报告的电子皮肤具有超低功耗（纳瓦级），极大简化的操作（仅电压输出），超高灵敏度（非接触感测能力），全解决方案加工制造，更重要的是，具有出色的处理能力同时监视/映射热刺激和机械刺激。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。大大简化了操作（仅电压输出），超高灵敏度（非接触感测能力），全解决方案加工制造，更重要的是，还具有同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。大大简化了操作（仅电压输出），超高灵敏度（非接触感测能力），全解决方案加工制造，更重要的是，还具有同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。同时监视/映射热刺激和机械刺激的良好能力。除了提出新的感觉机制外，还演示了将双重功能的皮肤与用于对象操作的软机器人抓手集成在一起的方法。提出的用于热感和机械感测的简洁而有效的感测方案为皮肤假体，人形机器人和可穿戴电子设备的未来设计开辟了以前未曾探索过的途径。
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