電子皮膚　讓機器人有觸覺

由環球水泥子公司利永環球研發，技轉自工研院的「軟性壓力感測技術」，已經跨出電子皮膚的第一步，率先應用在許多消費性電子產品上，還得到美國《華爾街日報》全球科技創新獎和愛迪生發明獎的肯定。

我們現在所使用的觸控功能，如智慧型手機或平板電腦的觸控螢幕，是將感測元件貼附在玻璃或塑膠板等堅硬材料上，只能感測單點、平面訊號，也就是只有按或不按，或是短暫按壓或長時間按壓兩種動作。

利永環球的感測元件，可以偵測不同壓力，讓觸控功能更多元、立體化，而且可以貼附在塑膠薄膜、投影片、紡織品等各種軟性材料上，根據不同的需求做成各種產品，體積可以小到和瓢蟲一樣，也能大到和瑜珈墊一樣。

「就是把電子元件應用在傳統材料上，結合高科技和傳產，」利永環球執行副總侯智升解釋。

將近十年前，工研院預測到電子元件輕薄化是未來趨勢，開始研發軟性電子技術，分成輸出、輸入兩大類。

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輸出主要應用在顯示器上，如電子紙、軟性顯示器等產品；在輸入，也就是感測、控制技術方面，最終目標就是要研發環保、薄型化、精準感應壓力的大面積電子皮膚。

台灣技術　獨步全球業界

侯智升當初就是在工研院和研發團隊開發出軟性壓力感測技術，透過技轉成立利永環球，開始商業化應用。

工研院的另外一組團隊，最近也發表了「安全型觸覺機器人」，在工業機器手臂上貼附感測元件，人接近時，機器手臂動作會變慢，直接碰觸，就會停止動作。

如此一來，就不需要像現在機器人作業區要架設安全圍籬，達到人機協同作業的目標。

其實類似技術，美國、日本、韓國都有研究機構和廠商在做，但軟性材料穩定度低、不耐用，價格又高，所以市場化進度很緩慢。

工研院和利永環球這項獨步業界的創新技術，讓壓力感測元件變便宜、又耐用，可以大量生產、市場化。壓力感測範圍從三克到三公噸，可在攝氏零下四十度到八十五度高溫環境下運作。

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侯智升解釋，實驗室裡，一台壓力分析儀動輒上百萬台幣，利永環球的技術讓有壓力感測元件的3C產品價格只有幾百、幾千台幣。「我們讓壓力感測技術走出實驗室，做到真正的普及化。」

也因為這個關鍵，讓利永環球在二○一○年和一五年，相繼獲得美國《華爾街日報》全球科技創新獎和愛迪生發明獎材料科學金獎，表揚利永環球的電子皮膚，為消費性電子產品創造全新的人機介面，也為材料科學帶來革命性的改變。

燒燙傷患者　有機會重建觸覺

目前利永環球的技術，主要應用在消費性電子產品上。

例如超薄感應式鍵盤，可依據個人喜好調整觸控敏感度、手機等各種3C產品的防水按鍵，取代目前易滲水、故障的機械式按鍵。

還有可以自由調整筆觸、筆畫粗細的觸控筆，讓平面設計、動畫師更容易在電腦上進行創作。

惠普、戴爾、夏普、聯想、索尼等國際大廠的平板電腦、高階筆電、手機，都已採用利永環球的技術。

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侯智升表示，未來這項技術將應用在各種穿戴式裝置和醫療器材上，大幅降低穿戴的不適感，生理監測裝置也會更輕薄短小，「讓你幾乎感覺不到它們的存在，真正和身體合而為一。」

更重要的是，讓手術機器人有觸覺。

有些手術，需要醫生靠接觸下判斷，現在醫院普遍使用的達文西手術機器人，雖精準，但沒有觸覺，壓力感測元件若應用在機器手臂上，就可以做到。

甚至若和神經科學結合，將壓力感測元件植入或貼附皮膚上，讓因燒燙傷或嚴重糖尿病、神經病變導致觸覺衰退的人，可以重建觸覺。

「大約五到十年，應該就可以看到電子皮膚和有觸覺的機器人出現，」侯智升預測。

事實上，韓國首爾國立大學化學與生物工程學院助理教授金大鉉（Dae-Hyeong Kim）和他的研究團隊，就已研發出模仿人類皮膚彈性和感知能力的電子皮膚。

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金大鉉的技術，是在薄膜上每平方公分鑲嵌四百個超薄矽金製成的感測器，用橡膠封裝起來。偵測溫度與壓力之外，還可以自行加熱到和人體一樣的溫度。

電子元件將和人體整合？

除了要應用在穿戴式裝置之外，金大鉉和他的團隊，正利用動物實驗，研究將電子皮膚和人類神經系統連接起來的可能性。

在美國，伊利諾大學香檳校區材料科學教授羅傑斯（John Rogers）也研發出鑲嵌許多超微型感測器和無線傳輸元件，輕薄如郵票大小的電子皮膚，也可稱作「生化郵票」（biostamp）。

這種「生化郵票」，貼在皮膚上，除了可取代目前醫院使用的各種厚重、布滿電線的設備，讓腦波、心臟等生理監測可以二十四小時、隨時隨地進行，大幅提高神經性疾病和心臟病的治療功效。

此外，運動品牌銳跑（Reebok）將羅傑斯的電子皮膚，用來偵測運動對人體帶來的影響；化妝品公司萊雅用來追蹤皮膚溼度；美國軍方用來偵測士兵身心狀況。

甚至，有藥廠正在研究將電子皮膚貼附在內臟器官外表，用電流刺激治療器官病變，取代吃藥，被稱作「電藥」（electroceuticals），將帶給醫學界革命性的改變。

開發這種全新的「用藥」方法，以英國葛蘭素史克（GlaxoSmithKline）藥廠最積極，已投入五千萬美元和各大學與研究機構進行合作開發。

「從電子元件的發展史就可知道，裝置會愈來愈接近人體，一開始是實驗室中龐大的電腦，再來是桌上的電腦，到現在口袋中的智慧型手機和手腕上的智慧手錶，」羅傑斯說，「不久的將來，電子元件將會和人體充分整合，直到感覺不到它的存在。」

美國媒體認為，如果電子皮膚的應用可以普及化，現有的各種穿戴式裝置，可能馬上會被淘汰。

對台灣來說，利永環球行銷總監侯智元認為，這項技術需要跨領域整合，是台灣產業在消費性電子產品市場飽和、紅海競爭之下，可以勝出的一個出路。

甚至，好萊塢科幻電影中，天行者路克的機器手掌、機器戰警、魔鬼終結者、《異形》中的生化機器人，可能都會在未來的某一天實現。