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  賦予機(jī)器人與人類相似的觸覺、思維和判斷能力是未來機(jī)器人發(fā)展的必然之路。近期，山東大學(xué)集成電路學(xué)院李陽教授團(tuán)隊(duì)提出了一種仿生電子皮膚（BES），它真正服務(wù)于機(jī)器人并應(yīng)用于機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)卓越的動(dòng)態(tài)靜態(tài)感知和材料認(rèn)知功能。首先，通過簡單的模板法和選擇性的自聚合處理制備了微結(jié)構(gòu)的摩擦電和壓阻層，使BES具有高靈敏度和寬的檢測范圍。通過結(jié)合摩擦電和壓阻效應(yīng)來選擇性地檢測動(dòng)態(tài)和靜態(tài)壓力，所開發(fā)的BES能夠支持機(jī)械手監(jiān)測物體抓取過程中的整個(gè)過程。最重要的是，通過進(jìn)一步結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建了一個(gè)智能認(rèn)知系統(tǒng):通過機(jī)械手在任意壓力下的一次觸摸，實(shí)現(xiàn)對物體材料種類的實(shí)時(shí)認(rèn)知；即使與生物皮膚傳感系統(tǒng)相比，也表現(xiàn)出優(yōu)越的認(rèn)知能力。該工作以“Biomimetic Electronic Skin for Robots Aiming at Superior Dynamic-Static Perception and Material Cognition Based on Triboelectric-Piezoresistive Effects”為題發(fā)表在《Nano Letters》上。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。

圖1 BES模擬人類皮膚的觸覺感知和認(rèn)知能力

 圖2 BES支持機(jī)械手的FA和SA觸覺感知

 圖3 LSTM輔助機(jī)械手的觸覺認(rèn)知

  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于柔性電子領(lǐng)域觸覺感知及認(rèn)知相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。在過去的兩年中，團(tuán)隊(duì)制備了一系列基于微納米尺度結(jié)構(gòu)的柔性傳感器件(Adv. Sci. 2024, 11 (3), e2305528.)，并系統(tǒng)探索了微納結(jié)構(gòu)對傳感性能的影響(Small 2021, 17 (41), 2100804.)，通過不斷探索及優(yōu)化，在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人觸覺感知及認(rèn)知領(lǐng)域取得了一定進(jìn)展（Adv. Mater. 2022, 34 (31), 2202622. Matter 2022, 5 (5)）。此外，團(tuán)隊(duì)在濕度傳感以及類腦計(jì)算等方向也開展了相關(guān)工作(Nano Res. 2022, 15 (10), 9341–9351. Advanced Functional Materials 2021, 31 (34).)。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c00623