中国清华大学的科学家在人造皮肤技术方面取得了突破，开发出世界上第一块具有仿生三维结构的“电子皮肤”。这项创新旨在模仿人类皮肤感知触觉的卓越能力。
该设计模仿了人类皮肤中机械感受器的空间分布
人类皮肤上覆盖着一层密集的特殊细胞网络，称为机械感受器。这些感受器呈三维排列，使我们能够非常准确地区分压力、剪切力(摩擦力)和应变等各种感觉。目前的电子皮肤技术存在不足，无法在物理层面上复制这种细微而同步的感知。
清华大学张益辉教授的研究团队从大自然的智慧中汲取灵感，设计出一种新颖的电子皮肤，采用三维结构。该设计模仿了人类皮肤中机械感受器的空间分布，如默克尔细胞和鲁菲尼小体。最终，该设备能够独立测量物理层面的压力、摩擦和应变，这是人工触觉技术的一次重大飞跃。
这种仿生电子皮肤精心制作而成，分为三层，模仿人体皮肤的结构：
表皮：最外层，类似于人体皮肤表面的纹理。
真皮：中间层，大多数传感器和电路都位于此处。此层具有独特的八臂笼状结构，其中装有力传感单元。这种高度灵敏的单元位于靠近表面的位置，可有效检测外力。
皮下组织：最底层，复制人体皮肤下层组织的纹理。
通过将这种三维电子皮肤与先进的深度机器学习算法相结合，研究团队取得了非凡的成就。他们的作品不仅可以感知触摸，还可以通过简单的接触分析物体的模量(刚度)和局部主曲率(形状)。
这项开创性的研究题为“模仿人类机械感觉的三维结构电子皮肤”，于 2024 年 5 月 30 日发表在著名科学期刊《科学》上。这一发展对各种应用具有巨大的潜力，包括为截肢者提供更自然触觉的假肢和具有增强触觉能力的机器人。