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石墨烯傳感器助力“意念控制”機(jī)器人

作者:記者:張佳欣 2023-04-07 15:14 來源:科技日報 次閱讀
 
石墨烯傳感器助力“意念控制”機(jī)器人


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一種集成到藍(lán)色頭帶中的新傳感器設(shè)計用于僅使用腦電波無線控制機(jī)器人。圖片來源:《ACS應(yīng)用納米材料》


????戴上專門的電子頭帶,用人的意念控制機(jī)器人,這聽起來似乎只是科幻小說中存在的情節(jié)。但現(xiàn)在,發(fā)表在美國化學(xué)會《ACS應(yīng)用納米材料》上的研究向?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)邁出了一步。通過設(shè)計一種不依賴于黏性導(dǎo)電凝膠的特殊3D圖案結(jié)構(gòu),澳大利亞悉尼科技大學(xué)團(tuán)隊創(chuàng)造出了可測量大腦電活動的“干式”傳感器,在不平整的頭部曲線和千絲萬縷的頭發(fā)中也能輕松使用。

  醫(yī)生使用腦電波監(jiān)測來自大腦的電信號,其中專門的電極被植入或放置在頭部表面。腦電波有助于診斷神經(jīng)疾病,但它也可被結(jié)合到腦機(jī)接口中,這種接口使用腦波來控制外部設(shè)備,如假肢、機(jī)器人甚至視頻游戲。

  大多數(shù)非侵入性的產(chǎn)品都使用“濕”傳感器,這些傳感器用一種黏糊糊的凝膠貼在頭上,會刺激頭皮,有時還會引發(fā)過敏反應(yīng)。

  作為替代方案,研究人員一直在開發(fā)不需要凝膠的“干式”傳感器。盡管像石墨烯這樣的納米材料可能是一個合適的選擇,但它們扁平和典型的片狀性質(zhì)使它們與人類頭部不平坦的曲線不相容,尤其是長時間使用時。因此,研究人員想要創(chuàng)造一種基于多晶石墨烯的3D傳感器,可準(zhǔn)確地監(jiān)測大腦活動,而不會產(chǎn)生任何黏性。

  該團(tuán)隊創(chuàng)造了幾種具有不同形狀和圖案的3D石墨烯涂層結(jié)構(gòu),每個結(jié)構(gòu)的厚度約為10微米。測試表明,石墨烯傳感器在枕骨區(qū)域的彎曲、頭發(fā)茂盛的表面效果最好,枕骨區(qū)域是大腦視覺皮層所在的頭顱底部位置。

  研究小組將8個這樣的傳感器整合到一個彈性頭帶中,并固定在枕骨區(qū)域。當(dāng)與顯示視覺提示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)耳機(jī)相結(jié)合時,電極可檢測到正在觀看的提示,然后與計算機(jī)合作,將信號解析為控制四條腿機(jī)器人運(yùn)動的命令,該過程完全解放雙手。

  盡管新電極的工作效果不如濕式傳感器,但研究人員表示,這項工作代表著朝著開發(fā)堅固、易于實(shí)現(xiàn)的干式傳感器邁出了第一步,可幫助擴(kuò)大腦機(jī)接口的應(yīng)用。


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