3D 打印技术打造有触觉反应的人工手指！触觉信号与真实人体手指相似

来自英国布里斯托大学（University of Bristol）的机器人实验室研究团队，近期于 Journal of the Royal Society Interface 刊登两篇文献，首次针对 3D 打印打造的人工指尖与真实人体的触觉神经讯号做深入比较探讨，发现两者讯号模式十分相似，增加人类对未来机器人的应用，还可优化义肢的灵活度发展。

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模拟皮肤内层构造，打造可产生触觉的 3D 打印人工指尖

秉持想要揭开人类皮肤内部复杂构造的神秘面纱，以了解如何产生并创造触觉，研究团队在机器与人工智能学系的 Nathan Lepora 教授带领下，利用可混合打印软硬材料的 3D 技术，模拟外表皮层与内真皮层之间复杂的乳突状构造，创造出具有触觉的人工指尖。

研究团队首先研究人体触觉神经接受讯号传导的方式，再将其讯号编码，接着使用 3D 打印的仿生触觉感应器（TacTip）建立出两条人工触觉神经，分别为 SA-I 与 RA-I，另外还嵌入感应器来接受震动的讯号，为 RA-II。透过三种人工神经所传导的讯号产生交互作用，形成空间触觉反应。

人工手指接收的感应讯号，与真实人体极为相似！

人体皮肤内的力觉感受器（mechanoreceptor）可接受各种触觉神经末端所发出的讯号，并透过不同的触碰压力所产生的讯号来感应形状。1981 年的神经科学家 J.R. Phillips 和 K.O. Johnson 针对这些触觉神经感应脊型构造物体所产生的电波，首次绘制了纪录图，以探讨“触觉空间分辨率”（tactile spatial resolution）。

研究团队发现 3D 打印的人工指尖在“感受”一样的脊型构造物体所产生的人工神经讯号，与四十年前真实人体触觉神经元的所感应的电波纪录极为相似。纵使电波讯号的纪录十分复杂，包含了各种不规则的波锋与波谷讯号，但人工触觉的数据上能看到类似的模式，显示人工指尖能模拟人体触觉的感应能力。

不过人造指尖对于物体细节的感应仍不够敏感，研究团队认为可能是因 3D 打印的皮肤较真实皮肤更厚实，也因此将持续研究如何以微观尺度打印人体皮肤，优化人工触觉感应能力。

Lepora 教授期望道：“我们的目标是将人工皮肤做得跟真实皮肤一样好，甚至更完美。”

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参考资料：
1. Journal of the Royal Society Interface, 2022; https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2021.0822
2. Journal of the Royal Society Interface, 2022;
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2021.0603
3. https://www.bristol.ac.uk/news/2022/april/3d-printed-fingertip.html