KAIST：“即使出汗也稳定的可穿戴机器人控制传感器研发成功”

by Jeong Ilwoong

Published 23 Jan.2024 08:45(KST)

Updated 23 Jan.2024 15:15(KST)

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KAIST Jeong Jaewoong 教授、Kim Jeong 教授联合研究团队
开发不受皮肤状态影响的“肌电传感器”
有望借助机器人让患者康复训练更轻松

一种不受佩戴者汗液和角质等影响、可实现长期稳定控制的肌电传感器技术已经被开发出来。

KAIST表示，由电气及电子工程系的 Jeong Jaeung 教授和机械工程系的 Kim Jeong 教授参与的联合研究团队，开发出一种不受佩戴者皮肤状态影响、能够实现高质量电生理信号测量的可伸缩·黏附性微针传感器，并于23日对外公布。

可穿戴机器人系统示意图(A)，与KAIST联合研究团队开发的可拉伸、具黏附性的微针传感器电路贴片实现无线联动的可穿戴机器人(B)，以及根据皮肤预处理与否对可穿戴机器人辅助效果进行比较的资料(C)。KAIST提供

为了让可穿戴机器人识别人类的运动意图，需要能够更精确测量人体产生的肌电信号的电生理传感器。

但现有传感器随着时间推移，信号质量会下降，并受到皮肤毛发、角质、汗液等影响而存在局限。此外，由于其材质比皮肤更为坚硬，在佩戴者运动时无法跟随皮肤变形，从而产生噪声（信号杂音），导致难以实现长时间、可靠的可穿戴机器人控制。

联合研究团队开发的这项技术的意义在于弥补了上述缺点和局限。首先，该技术在具有伸缩性和黏附性的导电基底上集成了能够穿透皮肤角质层的微针阵列，使其在长时间佩戴时无不适感，并能实现高质量的肌电测量。

这种性能有望使可穿戴设备在佩戴到人体之前，无需经过去除汗液和角质等皮肤预处理步骤，也能不受佩戴者皮肤状态变化的影响，实现稳定控制。

（自左起）Jung Jae-ung 教授、Kim Jung 教授、Kim Heesu 博士研究生、Lee Juhyun 博士研究生。KAIST 提供

联合研究团队还利用柔性硅聚合物基底，制作出了集成微针的可伸缩·黏附性微针传感器。

该传感器通过坚硬的微针穿透电阻较高的皮肤角质层，有效降低皮肤接触电阻，即使皮肤因毛发、角质、汗液和异物而受到污染，也能获取高质量的电生理信号。同时，柔软的导电黏附基底能够顺应人体运动时皮肤的伸展，提供舒适的佩戴感，并具备将运动引起的动作噪声降至最低的功能。

为验证所开发的可伸缩·黏附性微针传感器贴片的实用性，联合研究团队还利用可穿戴机器人进行了动作辅助实验。

结果显示，贴附在腿部的可伸缩·黏附性微针传感器贴片能够感知肌肉产生的电信号，并将运动意图传输给可穿戴机器人，从而帮助人轻松举起重物等，证实了可穿戴机器人能够有效辅助用户动作。

Jeong Jaeung KAIST 教授表示：“联合研究团队开发的可伸缩·黏附性微针传感器，最大特点就是不受皮肤状态影响”，并称：“通过稳定的肌电传感，实现了更加准确、稳定的可穿戴机器人控制，今后有望让利用机器人进行的患者康复活动变得更加便捷。”

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。