【廈門大學：給機器人穿上靈敏“皮膚"！柔性觸覺傳感器研究有了重要進展】

讓智能機器人靈活自如地工作，少一些“違和感"，觸覺傳感器起著至關重要的作用。近日，廈門大學航空航天學院周偉教授團隊在柔性觸覺傳感器研究領域取得重要進展，提出可以實現(xiàn)超靈敏高頻動態(tài)力檢測的柔性觸覺傳感器新工作模式，突破傳統(tǒng)傳感器靈敏度的理論極限值。這意味著，借助該傳感器，機器人操作靈巧度將大幅提升，相關研究成果發(fā)表在《自然·通訊》上。

機器人倒水如何實現(xiàn)？接觸杯子、開始倒水、判斷接水量、接幾分滿、送到位置、放下杯子……這些再平常不過的步驟對智能機器人而言卻是個考驗。當一款柔性傳感器貼附于機器人手臂時，機器人整個倒水的動態(tài)過程都被精確地檢測到，使它做出連貫流暢的類人操作。這樣的場景在周偉團隊的實驗室反復驗證多次。

周偉介紹，觸覺傳感器相當于智能機器人的“皮膚"，起著接收指令的重要作用，是執(zhí)行精準操作的前提，傳感器越靈敏，類人操作就越靈巧。目前在智能機器人動態(tài)力檢測應用中常使用的壓電式柔性觸覺傳感器受限于自身靈敏度理論極限值，智能機器人通過“皮膚"接收指令并執(zhí)行操作的靈巧度并不如人意。為此，團隊長期致力于研究靈敏度更高、類人感知的傳感器。

研究人員受節(jié)肢動物結構組成的啟發(fā)，提出構造一種仿生型柔性觸覺傳感器，能精確感知外界作用力大小和方向，實現(xiàn)超靈敏高頻動態(tài)力檢測。柔性的基體加上剛性的微結構，這一研究的關鍵在于利用新材料構建出這種類節(jié)肢動物“剛柔并濟"的結構。

團隊成員廈門大學航空航天學院機電工程系博士后張金惠介紹，團隊兩年來化身“材料專家"以及“排列組合專家"，一直在環(huán)氧樹脂、石蠟、聚二甲基硅氧烷、硅膠等材料中摸索，反復尋找組合方案，最終摸索出融合的“剛柔并濟"結構。這一成果為智能機器人“皮膚"提供了全新的工作模式，大大提升了智能機器人“皮膚"的靈敏度。

該研究提出的這種仿生型“剛柔并濟"柔性觸覺傳感器，不僅提升了柔性材料的力傳遞效率，而且了傳統(tǒng)壓電式柔性觸覺傳感器的工作模式，使傳感器靈敏度可達到理論極限值的17倍，并具有5?600Hz寬帶寬、0.009?4.3N線性檢測范圍和實時力方向識別的優(yōu)異性能。

研究人員介紹，該成果為壓電式觸覺傳感器的深入研究提供了新方法和新思路，尤其是對智能機器人建立類人的觸覺感知系統(tǒng)具有重要的理論研究價值和意義。“未來，該觸覺傳感器不僅適用于智能機器人，也有望在醫(yī)療、汽車、可穿戴設備等領域進行運用。"周偉說。

來源：傳感器專家網