这种新材料被称为人工神经泡沫，或AiFoam，它是一种柔软的、感觉像海绵的材料，模仿人类的触觉，可以在不实际接触的情况下感知附近的物体，并在损坏时自我修复。与其他传统材料相比，AiFoam是世界上第一个同时执行这些功能的智能泡沫，有可能使机器人更加智能和互动。这种突破性材料是由新加坡国立大学材料科学与工程系和健康创新与技术研究所（iHealthtech）的Benjamin Tee助理教授领导的团队历时两年开发的。

“我们想表明，在机器人中复制人类的触觉是可能的，这为未来的应用开辟了人与机器之间互动的新模式”Tee副教授说。这项发明发表在《自然通讯》上。

为机器人配备人类的感官

人类的触觉使人们能够操纵物体并在陌生的环境中有效操作。当与人类互动的机器拥有这种能力时，机器人的运动可以更顺畅、更安全、更可预测。

以清洁机器人和机器人服务员等机器为例。如果它们能从远处探测到人类的存在，并利用这些信息推断出人类的意图，它们就能更快地做出反应，避免与人发生碰撞，尤其是在拥挤的地方。

虽然一些先进的电子皮肤可以在与物体直接接触时感知压力，但没有一个能够感知相邻物体的运动方向，因为这需要更复杂的感应能力。新加坡国立大学的团队决定开展研究，找到解决这一技术挑战的方案。

AiFoam：帮助机器人对其环境做出更好的反应

AiFoam是一种高弹性的聚合物，通过将一种被称为含氟聚合物的类似特氟隆的物质与一种降低表面张力的表面活性剂混合而形成。其结果是一种材料，当分离成碎片时，很容易融合成一块。然后，研究小组在该材料中注入了微小的金属颗粒，使泡沫能够感应到像人类手指这样的电容物体的存在。

新加坡国立大学的团队决定开发这样一种泡沫，因为与传统的薄板相比，它可以变得更加敏感。通过改变空气与材料的比例，泡沫的柔软度也可以得到更好的控制。与其他常用的电子皮肤材料（如硅酮）相比，这种泡沫还能使材料更好地感知人类的存在的接近。事实上，AiFoam能够在几厘米外检测到人类手指的存在。它的独特配方使它能够更有效地检测人类的存在，而不像其他接近传感器那样，通常利用光和反射，这可能导致更高的假阳性或阴性率。

Tee副教授说：“通过采用我们的特殊配方的泡沫，我们可以轻松地感知压力和接近度。”泡沫中的表面活性剂使其在被切割后也能自我修复，使其成为假肢等应用的理想选择。这种泡沫可以被拉伸到其长度的两倍以上--230%--而不会断裂。为了愈合伤口，研究人员在四天内将其加热到70摄氏度。该材料愈合了大约70%，并且仍然可以被拉伸到其长度的近两倍（180%）。

未来的应用

新加坡国立大学的团队正在探索与机器人公司的合作，并希望将AiFoam的使用扩大到机器人和假肢等领域，以实现人类和机器之间更多的无缝互动。

Tee副教授表示：“AiFoam的自我修复特性，以及它对接触力的敏感性，将使机器人能够更好地判断人类的意图，并建立未来一代机器人，对环境变化作出快速和更有效的反应。”