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國內

興大智慧皮膚新突破 仿生觸覺電子元件只有一根頭髮直徑大小

中廣新聞網

更新於 1天前 • 發布於 1天前
智慧皮膚新突破,興大團隊花費兩年半,開發 仿生觸覺電子元件,只有一根頭髮直徑大小(圖:興大提供)
智慧皮膚新突破,興大團隊花費兩年半,開發 仿生觸覺電子元件,只有一根頭髮直徑大小(圖:興大提供)

你能想像機器人擁有如人類一般敏銳的觸覺嗎?國立中興大學研究團隊,成功開發出一種模仿人類觸覺機械受器的人工裝置,稱為人工默克爾盤(Artificial Merkel Discs),比傳統電路板手機大小,縮小近1千萬倍,約一根頭髮直徑,這項智慧皮膚新突破,將可廣泛用於高精度義肢、機器人觸覺感應、警示系統,甚至智能家居設備。

這款革命性的人工觸覺裝置,以二維材料為基礎,該研究是由興大生醫工程所林淑萍教授與物理所林彥甫教授領導,成果發表於高影響因子國際知名期刊《Materials Science & Engineering R》(IF:31.6)。林淑萍教授說,默克爾盤是人類皮膚中,負責精細觸覺的感受器,可以感知輕微的壓力變化,如盲人藉由指尖默克爾盤,辨識點字。過往電子元件要達到仿生觸覺功能,電路板尺寸,約手機螢幕大小,興大團隊花費兩年半時間,將元件超微型化,縮小近1千萬倍,等於頭髮直徑大小,且感應更加靈敏,大幅提高未來的整合應用性。

林淑萍指出,研究團隊運用二硫化鉬(MoS₂)作為導電通道、六方氮化硼(h-BN)作為絕緣層,並結合石墨烯(Graphene)浮動閘設計,打造出獨特的二維材料堆疊結構,不僅能模擬生物的神經突觸可塑性,還能展現獨特的觸覺反應特性。這款人工裝置的核心能力,在於再現人類默克爾盤的兩大關鍵功能:精準定位的低頻響應(強化約11.23 Hz頻率的訊號),以及側抑制周圍雜訊的特性,與默克爾盤對低頻刺激(5~15 Hz)的敏感特性相符。林淑萍表示,透過這些功能,裝置能有效模仿人類觸覺中對形狀、曲線等細節的精準感知。

更令人驚嘆的是,這項技術在智能裝置領域的應用潛力無可限量。透過模仿生物觸覺系統的「慢適應行為」,這項人工神經裝置能融入電子皮膚(e-skin),未來可廣泛用於高精度義肢、機器人觸覺感應、警示系統,甚至是智能家居設備。

團隊指出,該人工神經裝置能與壓力感測器相結合,形成5×5的人工觸覺感知陣列。透過這樣的陣列,裝置不僅能感知方向和動作,甚至能分辨出像「N」字母這樣的細微壓力圖案,讓機器真正具備「觸摸世界」的能力。

興大林彥甫教授強調,這不僅是一項科技上的成就,也是邁向人工智能裝置未來的一大步,未來將致力於將這項技術推向量產化,為半導體與人工智慧產業開啟更多可能性。

在智能時代,觸覺不再僅屬於人類的專利。興大表示,透過這項研究,人工裝置正逐步擁有與生物相似的感知能力,將為未來科技帶來更深遠的影響。該研究是由興大生醫工程所林淑萍教授與物理所林彥甫教授領導,成果發表於高影響因子國際知名期刊《Materials Science & Engineering R》(IF:31.6)。(寇世菁報導)

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