模拟人体出汗的仿生皮肤

• 作者: 宫保强 姚宝国 周子晗
• 来源期刊: 传感技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 工程仿生学 生物传感执行器 仿生皮肤 模拟出汗 温度调节 模糊自适应PID
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 传感器研究|Research on Sensors
• 页码范围: 14-21
• 页数: 8页
• 分类号: TP393
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2022.01.003

摘要

目前国内外关于仿生皮肤模型的研究主要集中在模拟人体皮肤触力感知功能、皮肤紧密接触类物质特性测试用皮肤以及模拟出汗的单层皮肤等方面,现有的研究无法真实模拟人体皮肤出汗与温度调节的功能.针对这一问题,提出了具有热源层、汗源层及表皮层的三层仿生皮肤,研究了仿生皮肤的温度及出汗控制系统.采用模糊PID控制方法实现了皮肤内核的温度控制,通过表皮温度反馈及汗源、微量柱塞泵等组成的出汗微循环系统,控制仿生皮肤出小汗、出大汗,通过汗液蒸发降温实现了表皮温度的调节.进行了内核温度控制及表皮温度调节实验,结果表明:内核温度被控制在(36.8±0.1)℃,表皮温度自稳定在(33.5±0.3)℃,仿生皮肤能够出汗将升高的表皮温度调节回(33.5±0.3)℃.研究的仿生皮肤可应用于纺织品的红外管理特性测试,模拟皮肤、纺织品及外界环境形成的微循环系统.