机器人也能拥有和人类一样的皮肤了？AiFoam可伸缩，可愈合，还能感知人类手指...

智能机器人的发展有着不可或缺的重要一环，那就是皮肤。

精致的机器骨骼撑起动力运转的窍门，复杂的神经电路支配着思考理解的法章；但要想被芸芸众生的人类群体接纳，至少也要需要一张惟妙惟肖的外表。

新加坡国立大学再造国际领先研究，以AI泡沫，涂抹上机器人最新的躯壳，构筑新时代智能互动。

人类手指与覆盖AiFoam的机器人手指相接

AI泡沫？咩啊

AI泡沫即AiFoam，是一种由高弹性聚合物组成的智能泡沫材料，通过将含氟聚合物与降低表面张力的化合物混合而成。

要理解高弹性聚合物，就要从分子层面去剖析它存在的弹性。

分子层面存在着分子链，我们将分子链想象成一根根小弹簧，这些小弹簧直径非常小，长度非常大，用专业术语形容就是长径比特别大。

我们将这些长径比特别大的小弹簧放在一起时，就会产生互相纠缠。每当我们拉伸一块高分子材料的时候，就相当于拉这么一堆相互纠缠的小弹簧。

小弹簧在拉伸的时候产生弹性势能，将这部分功转化为存储外力，当我们放开弹簧后，这部分外力推动小弹簧缩回原来的长度。我们说的弹性，就是存储外力做功的能力。

AiFoam的弹性

这导致AiFoam的伸缩性非常灵活，你可以向上扯，向下扯，向左扯，向右扯......在弹性方面和人类皮肤一模一样。

除此之外，AiFoam还具备与人类皮肤类似的修复性能。

新加坡国立大学的研究人员称：“AiFoam拥有的智能化优势，还可以让机器人感知附近的物体，并在损坏时自我修复。”在为机器套壳的同时，帮助机器人向更人类化多迈进了一步。

据研究人员声称，AiFoam如同海绵一般，被切割后很容易融成一块。

这主要是因为AiFoam在拉伸之后具备的表面活性剂，这种活性剂使得它被切割之后也能自我愈合。研究人员通过加热四天来测试AiFoam的自我修复能力，发现其材料表面不仅愈合了约70%，并且仍然可以拉伸至其原长度的近两倍。

说它是超级泡沫，毫不为过。

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国立大学的AI愿景

新加坡国立大学研究AiFoam的硕果，发布在了《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。起名为《人工神经支配的自愈泡沫作为合成压电阻抗传感器皮肤（Artificially innervated self-healing foams as synthetic piezo-impedance sensor skins）》文章里，详细讲解了研究这款智能泡沫的前后历程。

论文中谈到，人体皮肤是一种自我修复的机械感觉系统，通过三维神经支配有效地检测各种机械接触力。

新加坡国立大学研究人员通过在新的低模量自修复泡沫材料中嵌入三维电极，更提出了一种仿生人工神经支配泡沫。

嵌入三维电极

此泡沫材料是通过一步自发泡工艺合成的，通过在接近渗透时调节泡沫中导电金属颗粒的浓度，我们证明它可以在压阻和压电容传感模式下作为压电阻抗传感器运行，而无需封装层。

该传感器对物体的接触力方向以及人体接近度很敏感。此外，尽管受到机械损伤，泡沫材料仍可自主自愈并立即恢复功能。

这就是AiFoam特质由来。

受人类体感神经支配结构的启发，研究人员提出了一种新结构，该结构使用三维 (3D) 金属线电极作为嵌入低模量但具有弹性的自愈泡沫中的“神经”，称之为人工神经支配。

用3D 电极嵌入独特的近渗透金属颗粒泡沫复合材料时，传感器可以在压阻和压电容模式下顺畅运行。让AiFoam的触觉接触与人体接触十分相近。

再则，为了模仿人体皮肤中敏感的神经末梢，研究人员在泡沫表面下方嵌入了细小的圆柱状电极，可以检测施加的力的方向，材料中注入的微小金属颗粒，还能让穿戴AiFoam的机器人感知到人类手指的存在。

文章后面，还提供了AiFoam的制作方法：

1. 需要将含氟表面活性剂 (Zonyl FS-300) 放在 70 °C 的烘箱中干燥。

2. 将两克聚（偏二氟乙烯）-共六氟丙烯（PVDF-HFP）（3M）溶解在丙酮中并搅拌至少 4 小时。

3. 向溶液中加入 1.7ml 含氟表面活性剂并搅拌 24 小时。

4. 将 46 微升 1,3-二氨基丙烷 (DAP) 滴加到搅拌溶液中，在反应 30 分钟后，溶液将变成淡黄色。

5. 将 μNi 微粒添加到溶液中，并使用 SpeedMixer (FlackTek) 在 2500 rpm 下将溶液混合 2.5 分钟。

6. 将混合物浇铸到 2.5×5×0.2cm 的玻璃模具（宽 × 长 × 高）中。

7. 然后将材料置于加热板上，在 70°C 下加热 30 分钟，通过蒸发丙酮来自发泡。

8. 为了交联聚合物，将材料加热至 120 °C 并保持 30 分钟。

如此复杂的制作工序，可以说是十分考究了。

AiFoam的诞生让业内耳目一新，新加坡国立大学助理教授Benjamin Tee在一份声明中说道：“我们想证明，在机器人中复制人类的触觉是可能的，这为未来应用开辟了人机智能交互的新时代。”

一些思考

智能时代的产品各有新奇，机器人研究领域这一块更为独特。

因为在描绘人工智能蓝图时，创造一个与人类同等外形的智能机器体，永远是具魅力的一个构想。

新加坡国立大学的这次牛刀小试，推动机器人外表皮肤智能化更进一步，他年史叶，人工智能的进程也许会在这一刻留下浓墨重彩的一笔。

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