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  觸覺(jué)感知是人類(lèi)的基本生存技能之一，隨著目前機(jī)器人時(shí)代的快速迭代更新，觸覺(jué)傳感器已經(jīng)使用于多種領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了在人機(jī)交互，柔性抓取等方面的出色表現(xiàn)。然而，無(wú)法實(shí)現(xiàn)超分辨率感知；無(wú)法在水中、封閉環(huán)境下感知；整體感知受限于傳感器陣列及導(dǎo)線連接設(shè)計(jì)等問(wèn)題。

  最近，浙江大學(xué)趙朋教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種無(wú)線超分辨率大面積柔性觸覺(jué)磁傳感器。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法和特殊磁排布實(shí)現(xiàn)的柔性大面積觸覺(jué)磁感知部件，兼具超分辨率感知和無(wú)線傳輸功能，充分展示了該傳感器在未來(lái)人機(jī)交互、仿人機(jī)器人觸覺(jué)感知等方面的應(yīng)用潛力。該工作以“Wireless Flexible Magnetic Tactile Sensor with Super-Resolution in Large-Areas” 為題發(fā)表在《ACS Nano》上，浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士生胡昊和博士后張承謙為共同第一作者。通訊作者為浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院趙朋教授。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省‘尖兵’“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計(jì)劃資助以及國(guó)家博士后創(chuàng)新人才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

圖1. 柔性磁觸覺(jué)傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理

  該工作使用KNN聚類(lèi)算法和克里金差值發(fā)實(shí)現(xiàn)了磁膜超分辨率位置感知識(shí)別（圖2a，b，c）。通過(guò)特定的充磁方式，按壓負(fù)載力與z方向磁場(chǎng)強(qiáng)度變化值呈現(xiàn)良好的線形關(guān)系，因此可以通過(guò)z方向的磁場(chǎng)變化值精確得到按壓負(fù)載力的大小（圖2f,g,h）。

圖2. 按壓負(fù)載力的位置及力度感知

圖3. 磁傳感器的柔性及強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性展示

圖4. 實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程操縱機(jī)械臂抓取物體展示及仿人機(jī)器人大面積觸覺(jué)皮膚展示

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c08664

  課題組網(wǎng)站：https://person.zju.edu.cn/pengzhao