柔性触觉传感器研究获得新进展

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欧阳桂莲 科普时报记者 符晓波

厦门大学航空航天学院周伟教授团队，在柔性触觉传感器研究领域取得重要进展。这意味着借助该传感器机器人操作灵巧度将大幅提升。相关研究成果近日在《自然·通讯》上发表。

让智能机器人灵活自如地工作，减少与周围环境不适应不协调，触觉传感器起着至关重要的作用。

机器人倒水如何实现？接触杯子，开始倒水，判断接水量，接几分满，送到指定位置，放下杯子……这些太平常不过的步骤对智能机器人而言却是个考验。当一款柔性传感器贴附于机器人手臂时，机器人整个倒水的动态过程被精确地检测到，使它做出连贯流畅的类人操作。

周伟介绍说，触觉传感器相当于智能机器人的“皮肤”，起着接收指令的重要作用，是执行精准操作的前提。

目前在智能机器人动态力检测应用中常使用的压电式柔性触觉传感器，通过“皮肤”接收指令执行操作的灵巧度并不尽如人意，为此，周伟教授团队长期致力于研究灵敏度更高、类人感知的传感器。

受节肢动物结构组成的启发，周伟教授团队提出构建一种仿生型柔性触觉传感器，能精确感知外界作用力大小和方向，实现超灵敏高频动态力检测。柔性的基体加上刚性的微结构，这一研究的关键在于利用新材料构建出这种类节肢动物“刚柔并济”的结构。

周伟教授团队成员、厦门大学航空航天学院机电工程系博士后张金惠介绍说，两年来团队一直在环氧树脂、石蜡、聚二甲基硅氧烷、硅胶等材料中摸索，反复寻找最佳组合方案，最终摸索出完美融合的“刚柔并济”结构。这一成果为智能机器人“皮肤”提供了全新的工作模式，大大提升了智能机器人“皮肤”的灵敏度。

该研究成果提出的这种仿生型“刚柔并济”柔性触觉传感器，不仅提升了柔性材料的力传递效率，而且颠覆了传统压电式柔性触觉传感器的工作模式，使传感器灵敏度可达到理论极限值17倍，并具有线性检测范围和实时力方向识别的优异性能。

周伟教授团队介绍说，该成果为压电式触觉传感器的深入研究提供了新方法和新思路，尤其对智能机器人建立类人的触觉感知系统具有重要的理论研究价值和意义。