赋予机器人与人类相似的触觉、思维和判断能力是未来机器人发展的必然之路。近期，山东大学集成电路学院李阳教授团队提出了一种仿生电子皮肤（BES），它真正服务于机器人并应用于机器人，以实现卓越的动态静态感知和材料认知功能。首先，通过简单的模板法和选择性的自聚合处理制备了微结构的摩擦电和压阻层，使BES具有高灵敏度和宽的检测范围。通过结合摩擦电和压阻效应来选择性地检测动态和静态压力，所开发的BES能够支持机械手监测物体抓取过程中的整个过程。最重要的是，通过进一步结合神经网络模型，构建了一个智能认知系统:通过机械手在任意压力下的一次触摸，实现对物体材料种类的实时认知；即使与生物皮肤传感系统相比，也表现出优越的认知能力。该工作以“Biomimetic Electronic Skin for Robots Aiming at Superior Dynamic-Static Perception and Material Cognition Based on Triboelectric-Piezoresistive Effects”为题发表在《Nano Letters》上。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

图1 BES模拟人类皮肤的触觉感知和认知能力

图2 BES支持机械手的FA和SA触觉感知

图3 LSTM辅助机械手的触觉认知

  该工作是团队近期关于柔性电子领域触觉感知及认知相关研究的最新进展之一。在过去的两年中，团队制备了一系列基于微纳米尺度结构的柔性传感器件(Adv. Sci. 2024, 11 (3), e2305528.)，并系统探索了微纳结构对传感性能的影响(Small 2021, 17 (41), 2100804.)，通过不断探索及优化，在实现机器人触觉感知及认知领域取得了一定进展（Adv. Mater. 2022, 34 (31), 2202622. Matter 2022, 5 (5)）。此外，团队在湿度传感以及类脑计算等方向也开展了相关工作(Nano Res. 2022, 15 (10), 9341–9351. Advanced Functional Materials 2021, 31 (34).)。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c00623

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