从电子皮肤到毫克级机器人,一篇文章带你看懂MEMS微机电系统(上)
分类:

专家指南

时间:2018-08-24

MEMS全称Micro Electromechanical System,微型机电系统(以下简称MEMS) ,是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。MEMS是AI物理实现的基础系统之一。其产业的发展以微传感器和微执行器为代表,不仅与当前大热的AI息息相关,同样也是物联网等新兴领域所依赖的代表性技术。

 

在医疗层面,微型机电系统的应用主要可用于诊断、治疗、辅助(如助听器)等领域。由于人体结构的复杂性,许多医疗数据无法直接由医者感知或者通过大型设备来实现实时监测。因此,体积更小、携带轻便的微型机电系统产品在过去20年发展迅速,如医疗助听器、心率调整器、电子假肢等等。

在医疗层面,微型机电系统的应用主要可用于诊断、治疗、辅助(如助听器)等领域。由于人体结构的复杂性,许多医疗数据无法直接由医者感知或者通过大型设备来实现实时监测。因此,体积更小、携带轻便的微型机电系统产品在过去20年发展迅速,如医疗助听器、心率调整器、电子假肢等等。

橡胶材料模拟人体皮肤的伸缩和自愈过程 

(图片来源于MIT Technology Review

 

触摸传感器 

(图片来源于Stanford University Bao Research Group) 

 

 

电子皮肤技术的发展使假肢也能产生并传输触觉。人类的手部有一万七千个触觉传感器,能帮助我们更好地感受物理世界。传统的假肢无法实现对物理世界的精确感知,反而容易出现机械式的断裂和故障。来自斯坦福大学的 Professor Bao 一直致力于电子皮肤的研究,她希望通过电子皮肤包裹假肢来改善这种情况,减轻诸如截肢、烧伤等患者的前期疼痛并增强后期感知。 

  

如上图所示研究的橡胶材料,比皮肤更有弹性,被割伤之后可以自动愈合(切成两半的材料重新愈合不到一分钟),可以拉伸到人体皮肤远不能承受的程度而不会断裂。而触觉传感器是研究过程中的重要组成部分。如上图所示木质假肢集合了大量复杂的MEMS元件,每个指尖都配置了有弹性的触摸传感器,在保持接触时的逼真触感的同时,传感器内的微型电路能够将实时获取的数据传输到位于手掌的电子控制中心。 

 

 

可穿戴/植入式MEMS(图片来源于网络) 

  

可穿戴或植入式MEMS通过更直接、更简易地方式向使用者传递信息。消费层面的常见产品诸如Apple Watch、小米手环等。如Apple Watch的结构中,可以大致分为处理器、存储单元、通信单元、传感器单元等,这些单元均需要使用微型机电系统。MEMS直接获取使用者的身体数据,并利用其中的人工智能算法进行分析,实现运动状态追踪、心跳速率测量、甚至运动风险的警告等。 

 

苹果手表传感器示意图Sensors for Wearable Electronics & Mobile Healthcare(图片来源于网络)

 

 

MEMS眼球追踪技术一—项来自苹果的专利 

(图片来源于网络) 

 

 

评论

首页| 企业文化| 联系我们| 加入我们| English website| 微博:新浪| 投诉建议|
新东方教育科技集团有限公司
经营许可证编号:京ICP备05067667号 ©版权所有:新东方教育科技集团有限公司

徐新祥美研资深顾问

从电子皮肤到毫克级机器人,一篇文章带你看懂MEMS微机电系统(上)
更多详情

MEMS全称Micro Electromechanical System,微型机电系统(以下简称MEMS) ,是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。MEMS是AI物理实现的基础系统之一。其产业的发展以微传感器和微执行器为代表,不仅与当前大热的AI息息相关,同样也是物联网等新兴领域所依赖的代表性技术。

 

在医疗层面,微型机电系统的应用主要可用于诊断、治疗、辅助(如助听器)等领域。由于人体结构的复杂性,许多医疗数据无法直接由医者感知或者通过大型设备来实现实时监测。因此,体积更小、携带轻便的微型机电系统产品在过去20年发展迅速,如医疗助听器、心率调整器、电子假肢等等。

在医疗层面,微型机电系统的应用主要可用于诊断、治疗、辅助(如助听器)等领域。由于人体结构的复杂性,许多医疗数据无法直接由医者感知或者通过大型设备来实现实时监测。因此,体积更小、携带轻便的微型机电系统产品在过去20年发展迅速,如医疗助听器、心率调整器、电子假肢等等。

橡胶材料模拟人体皮肤的伸缩和自愈过程 

(图片来源于MIT Technology Review

 

触摸传感器 

(图片来源于Stanford University Bao Research Group) 

 

 

电子皮肤技术的发展使假肢也能产生并传输触觉。人类的手部有一万七千个触觉传感器,能帮助我们更好地感受物理世界。传统的假肢无法实现对物理世界的精确感知,反而容易出现机械式的断裂和故障。来自斯坦福大学的 Professor Bao 一直致力于电子皮肤的研究,她希望通过电子皮肤包裹假肢来改善这种情况,减轻诸如截肢、烧伤等患者的前期疼痛并增强后期感知。 

  

如上图所示研究的橡胶材料,比皮肤更有弹性,被割伤之后可以自动愈合(切成两半的材料重新愈合不到一分钟),可以拉伸到人体皮肤远不能承受的程度而不会断裂。而触觉传感器是研究过程中的重要组成部分。如上图所示木质假肢集合了大量复杂的MEMS元件,每个指尖都配置了有弹性的触摸传感器,在保持接触时的逼真触感的同时,传感器内的微型电路能够将实时获取的数据传输到位于手掌的电子控制中心。 

 

 

可穿戴/植入式MEMS(图片来源于网络) 

  

可穿戴或植入式MEMS通过更直接、更简易地方式向使用者传递信息。消费层面的常见产品诸如Apple Watch、小米手环等。如Apple Watch的结构中,可以大致分为处理器、存储单元、通信单元、传感器单元等,这些单元均需要使用微型机电系统。MEMS直接获取使用者的身体数据,并利用其中的人工智能算法进行分析,实现运动状态追踪、心跳速率测量、甚至运动风险的警告等。 

 

苹果手表传感器示意图Sensors for Wearable Electronics & Mobile Healthcare(图片来源于网络)

 

 

MEMS眼球追踪技术一—项来自苹果的专利 

(图片来源于网络) 

 

 

分享
请徐新祥老师帮我评估
  • 您的姓名:
  • 手机号码:
提交

京ICP备案05067667
新东方教育科技集团有限公司

电脑版