一種模擬人類指紋特征的柔性滑覺傳感器

近日，記者從南方科技大學獲悉，該校材料科學與工程系教授郭傳飛團隊研發(fā)出一種模擬人類指紋特征的柔性滑覺傳感器，能準確無誤地分辨如棉、紗、化纖、羊毛等細膩質地材料。該傳感器有望用于人形機器人、人類義肢以及觸覺虛擬現(xiàn)實等領域。相關成果發(fā)表在《自然·通訊》上。

“人體皮膚中兩種不同的感受器，分別檢測靜壓和振動，這兩種感受器在人體皮膚中協(xié)同工作，使我們能夠感知到各種觸覺刺激，并做出相應反應?！惫鶄黠w介紹，通過皮膚深層組織中的靜壓感受器，人類可感受到物體的硬度和形狀，而皮膚的表層組織振動感受器，能夠讓人類快速感知機械刺激，進而轉化為神經信號，傳遞給大腦進行解析。

“要模仿皮膚的這種功能極具挑戰(zhàn)，要求傳感器既具超高靈敏度，又有超快響應，這樣才可在快速劃過大量微小結構時，準確分辨結構尺寸、材質和數量?！惫鶄黠w說。

基于此，郭傳飛團隊研發(fā)出一種模擬人類指紋特征的柔性滑覺傳感器，在單個傳感器里集成皮膚中兩種感受器功能，通過材料和結構創(chuàng)新，這種傳感器可分辨10微米大小的結構，并對高達400赫茲的頻率產生響應，這和皮膚中感受器能感受到最大頻率范圍接近。

郭傳飛介紹，通過提取傳感器與目標物體接觸時觸覺信號，研究團隊構建出機器學習模型，并將柔性滑覺傳感器整合到人類手部義肢上，義肢在捕捉細小觸覺信號的同時，亦能識別如棉、紗、化纖、羊毛、亞麻、泡泡紗等20種常見織物。

通過機器學習模型，這種柔性滑覺傳感器在恒定滑速時可獲得高達100%的識別準確度，即使在任意劃速下也能達到99%左右，遠高于人類手指78%的準確度?！叭斯び|覺在某些方面已經顯著超過人類觸覺?！惫鶄黠w表示，“這種柔性滑覺傳感器或可稱之為‘電子皮膚’?！?/p>

編輯：黃飛