石墨烯传感器助力“意念控制”机器人

2024-03-04
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原标题:石墨烯传感器帮助机器人“思想控制”


  一种集成在蓝色头带中的新传感器

机器人可以通过脑电波无线控制。图片来源:ACS应用纳米材料


  北京科技日报4月6日电 (记者张佳欣)戴上专门的电子头带,用人的想法控制机器人,听起来只是科幻小说中的一个情节。但现在,美国化学会ACS应用纳米材料的研究已经迈出了一步,以实现这一目标。澳大利亚悉尼科技大学团队通过设计一种不依赖粘性导电凝胶的特殊3D图案结构,创建了一个“干”传感器,可以测量脑电图活动,可以轻松使用不均匀的头部曲线和不可分割的头发。


  医生使用脑电波监测来自大脑的电信号,其中专用电极被植入或放置在头部表面。脑电波有助于诊断神经系统疾病,但也可以与假肢、机器人甚至视频游戏等脑机接口相结合。这个接口使用脑电波来控制外部设备。


  大多数非侵入性产品使用“湿”传感器。这些传感器用粘性凝胶粘在头上,会刺激头皮,有时会引起过敏反应。


  作为一种替代方案,研究人员一直在开发不需要凝胶的“干燥”传感器。虽然像石墨烯这样的纳米材料可能是一个合适的选择,但它们的扁平和典型的片状使它们与人类头部不均匀的曲线不兼容,特别是在长期使用时。因此,研究人员希望创建一个基于多晶石墨烯的3D传感器,以准确地监测大脑活动,而不产生任何粘性。


  该团队创建了几种形状和图案不同的3D石墨烯涂层结构,每种结构的厚度约为10微米。试验表明,石墨烯传感器具有最好的表面效果,即枕骨区域的弯曲和茂盛的头发。枕骨区域位于大脑视觉皮层的头部底部。


  研究小组将8个这样的传感器集成到一个弹性带中,并固定在枕骨区域。当与增强现实耳机的视觉提示相结合时,电极可以检测到正在观看的提示,然后与计算机合作,将信号分析为控制四条腿机器人运动的命令,完全解放双手。


  虽然新电极的工作效果不如湿式传感器好,但研究人员表示,这项工作代表了开发强大、易于实现的干式传感器的第一步,有助于扩大脑接口的应用。


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