電子皮膚又稱新型可穿戴柔性仿生觸覺傳感器，是一種可以讓機器人產生觸覺的系統，其結構簡單，可被加工成各種形狀，能像衣服一樣附著在設備表面，能夠讓機器人感知到物體的地點和方位以及硬度等信息。

生物皮膚：感受不同類型的壓力(硬度);感受溫度與熱量;感受空氣及水流;感受痛覺等(保護作用)。

電子皮膚：首先具備生物皮膚現有的功能;甚至具有生物皮膚不具備的功能：如感受聲波，超聲波，測量血壓，心跳等更加先進的功能。

電子皮膚研發歷史

早在2003年，日本東京大學的研究團隊利用低分子有機物——并五苯分子制成薄膜，通過其表面密布的壓力傳感器，實現了電子皮膚感知壓力。

時隔兩年，該研究團隊又在特殊塑料薄膜中重疊嵌入分別感知壓力和溫度的兩組晶體管，在晶體管電線交叉的位置使用微傳感器記錄電流起伏，可判斷出日常溫度和每平方厘米300克以上的壓力。

2009年底，飛利浦研究實驗室宣布他們已經完成一項新的技術E-skin(電子皮膚)，主要用于產品的外觀裝飾。電子皮膚是飛利浦正在進行的電子紙研究的一部分，利用這項技術可以對各種產品覆蓋一層“變色皮膚”。

電子皮膚可以覆蓋在各種設備上，不需要使用背光光源，它可以接受周圍環境的光線來實現顏色適配和節能，在戶外也能像油漆一樣保持色彩明亮生動。這項新技術初期將用于手機、MP3等小型設備的外觀增強。

而美國加州大學伯克利分校研究團隊設計出的電子皮膚，可辨別更細微的壓強，這種由聚合樹脂和敏感橡膠覆蓋鍺硅混合納米線制成的皮膚，可感知50克以下的細微壓力。

隨著尖端材料科學研究的深入，石墨烯、碳納米等特殊材料因超輕薄、韌性強、電阻率小等優良特性，被科學家認為是電子皮膚的優良“基底”。例如，由我國研究人員使用碳納米管傳感器制成的高靈敏度皮膚，甚至可感知到20毫克螞蟻的重量。

電子皮膚的作用

1、讓燒傷病人不用忍受切膚之痛

皮膚作為人體最大的器官，其重要性不言而喻。對燒傷病人和肢體殘疾人士來說，皮膚的不可修復性損壞給他們帶來了身心傷害。而電子皮膚，能夠幫助他們重獲皮膚功能。

2、讓機器人更智能

現有電子皮膚技術使機器人和機械假肢能夠抓住和操作物體，識別表面紋理和硬度，感受物體的溫度狀況。然而在此之前電子皮膚可以同時非常靈敏地探測熱量和不同類型的壓力是很難實現的。

3、未來的可穿戴設備

電子皮膚，因為它跟皮膚一樣又軟又薄，可以輕易的把它貼在身體上，能夠測量出人體的含氧量，用于其他生理體征的監測，讓智能手環成為過去。

電子皮膚的基本結構及工作原理

電子皮膚由三維界面應力檢測單元、局部點微應力檢測單元和外圍電路組成。三維界面應力檢測單元由新型平板電容壓力傳感器組成，用于實時檢測三維界面應力的大小，包括與界面垂直的向正應力和與界面相切的向剪應力和向剪應力。微應力檢測單元由新型聲表面波壓力傳感器組成，用于檢測局部點的微應力大小。

基本原理

新型平板電容傳感器相互連接組成傳感器陣列，將新型聲表面波壓力傳感器嵌入到需要檢測微壓力的指定點，然后將傳感器陣列與外圍電路相連，組成完整的電子皮膚。電子皮膚能夠實時檢測各個傳感器單元處的三維界面應力大小和指定點的微應力大小，將各個點的檢測數據輸出到外圍電路，以達到實時檢測作用于電子皮膚的界面應力分布的目的。

電子皮膚應用原理：

電子皮膚傳感器種類

1、新型平板電容壓力傳感器

電子皮膚新型平板電容壓力傳感器采用傳統的三層結構設計：表層，中間層和底層，如左圖所示。在表層耦合驅動電極，底層耦合感應電極，中間層采用超彈塑性材料。當傳感器表層加載力時，中間層的彈塑性材料發生應變，從而引起驅動電極和感應電極之間的距離和面積發生變化，根據輸出電容的變化，達到檢測加載的壓力大小的目的。

平板電容的電容大小與電極的面積成正比，與電極間的距離成反比。當改變電極之間的面積或者距離時，會引起輸出電容發生改變。基于平板電容的傳感器正是利用改變平板電極間的面積或距離，引起輸出電容的改變來測定被測對象發生的變化的。

2、新型聲表面波壓力傳感器

新型聲表面波壓力傳感器采用延遲線結構，由壓電襯底、輸入叉指換能器、輸出叉指換能器和外圍電路構成。壓電襯底釆用懸臂梁結構，即一端固定，另一端加載微壓力。輸入叉指換能器激勵出聲表面波，經過壓電襯底傳播到輸出叉指換能器，輸出叉指換能器將接收到的聲表面波還原成電信號，與放大器相連，輸出頻率信號。當微壓力加載于懸臂梁一端時，懸臂梁發生應變，使得聲表面波的傳播路徑發生改變，從而引起輸出頻率發生變化，利用輸出頻率的變化可以檢測加載于懸臂梁的微壓力。

電子皮膚的產品應用

假肢制造

我國殘疾人總數：8千余萬，占總人口的6.3%，其中肢體殘疾2千多萬，占殘疾人比例的三成。絕大多數截肢者靠假肢活動，假肢的質量很大程度影響他們的生活質量。

電子皮膚的功能不局限于感受壓力，它內置了超薄、單晶硅納米帶，上面布有傳感器整列，包括壓力傳感器，溫度傳感器，濕度傳感器，應變傳感器，組熱加熱器等其他神經刺激傳感器。電子皮膚能夠對外部刺激做出快速反應，更加接近人體真實皮膚對外部世界反應時間，從而大大方便殘疾人的生活。

智能穿戴設備

電子皮膚通過靜電貼在皮膚上后，能夠通過實時監測脈搏、心跳、體溫、肌肉群震動等人體健康生理指標，對人體健康數據變化及時做出反饋，實現疾病的前期預防和診斷。更令人稱道的是，這款電子皮膚還設計了一個藥物接口，可以根據人體實時數據和健康狀況，將藥物直接通過電子皮膚釋放到人體內，更快速有效完成治療過程。

電子皮膚可具有顯示的功能，顯示屏可以粘附到人身上，顯示各種生理指標數據，如心率或血氧水平，甚至也可以顯示表情和壓力水平。除了無需隨身攜帶設備外，這一技術還能增強我們與周圍世界交互的方式，或增添一個全新的溝通渠道。有朝一日，人們將能在衣袖上顯示自己的心情，甚至是狀態更新。

智能機器人的研發

電子皮膚可以使機器人擁有和人類、動物一樣的觸覺，使其更加人性化，智能化。電子皮膚包含數百個獨立的傳感器，借助傳感器收集的信息，機器人可以利用所謂的“觸覺“來控制走向，識別周圍的情況，找出最佳的行進路線。通過電子皮膚和數據的計算，機器人能夠實時對障礙物進行反應，實現其自主靈活的運動。

電子皮膚覆蓋在機器人的機械手臂上，使其十分靈活，還可以控制觸碰物體時的力度。依靠這種“電子皮膚”，機器人不僅能感知到物體的地點和方位，還能獲得物體的硬度、強度、溫度、表面紋理等。機械臂會通過觸感決定下一步動作和移動方向。基于一些巧妙的數學運算，機器人完全可以按照指令完成既定的任務。