在未来，带有先进传感器的软体机器人手可以帮助诊断和护理病人，或充当更逼真的假肢。

但是，对软体机器人手进行编码，使其具有类似人类的感应能力和灵巧性的一个障碍是压力传感器的可伸展性。虽然压力传感器--机器人手抓取和拿起一个物体，甚至从手腕上把脉--已经能够弯曲或伸展，但它们的性能已经受到这种运动的严重影响。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院（PME）的研究人员已经找到了解决这一问题的方法，他们设计了一种新的压力传感器，可以在保持几乎相同的传感性能的情况下拉伸达50%。它的敏感度也足以感应到一张小纸片的压力，而且它几乎能在瞬间对压力做出反应。

研究人员将该传感器连接到一个柔软的机器人手上，然后该机器人能够用它来采集人类手腕上的脉搏波形--脉搏每次跳动中的动态压力模式。该成果于11月24日发表在《科学进展》上，研究人员已经为该技术申请了专利。

领导这项研究的王思宏助理教授说："这是第一个可以拉伸并仍然保持其高灵敏度和快速反应速度的压力传感器。它有可能成为重要的技术，无论是在研究界还是在医疗保健行业。"

一个特殊的双层设计

创建可以在软体机器人上工作的压力传感器一直很困难，因为软体机器人拉伸的皮肤可能会给压力传感器带来横向应变。这在系统中引入了另一个机械信号，使得压力和应变难以解耦为单独的测量。

王的研究生苏琦领导开发了一种通过新的电气双层设计工作的传感器。外层是由有弹性的导电纳米粒子浆料和弹性体组成，内部则是微小的微锥体，当压力放在传感器上时，微锥体略微压缩，与一个电极连接，后者发出有关压力水平的信号。

弹性体材料使传感器具有固有的伸展性，但研究人员增加了每个微锥体底部的硬度，因此即使传感器被拉伸和变形，微锥体也保持完整。事实上，即使材料被拉伸到50%--人体通常需要的拉伸程度--传感器也能保持其高水平的灵敏度。该传感器还被证明是稳健的，在被拉伸500次后也没有失去任何感应能力。

将传感器纳入机器人技术

可拉伸压力传感器的应用范围很广，但王指出，最近的新冠大流行病证明了它们的迫切需求。许多被困在家里的人只能通过虚拟远程医疗与他们的医生交谈，无法获得他们需要的诊断或治疗护理。

在未来，机器人可以提供这样的服务。王和他的团队在一只软体机器人手上测试了他们的传感器，它能够使用压力传感器抓住人类的手腕并记录脉搏波形。这样的机器人也可以使用压力传感器，通过在身体部位施加可控的按摩压力来为病人提供物理治疗。

该传感器还可以作为假体的电子皮肤。例如，一个柔软的机器人假手最终可以感知其手指在拿起一个物体时感受到的压力。

王和他的团队正在努力为机器人手添加多个传感器，将它们扩展到多个手指，并添加能够感觉到纹理的新种类的传感器，并且正在开始合作设计未来的假肢应用。