哈爾濱工業(yè)大學(xué)：未來(lái)機(jī)器人的觸覺(jué)革命：智能穿戴設(shè)備的多功能觸覺(jué)傳感器

在智能機(jī)器人和可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備的快速發(fā)展中，對(duì)于能夠提供非破壞性測(cè)試、高靈敏度和精確反饋的傳感器系統(tǒng)的需求日益迫切。傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)，如壓電傳感器、電容傳感器、磁性傳感器和導(dǎo)電納米復(fù)合材料傳感器，雖然在特定應(yīng)用中展示了一定的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，多傳感器系統(tǒng)的集成往往導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度增加，不僅增加了制造成本，還可能引入信號(hào)干擾，影響傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確性。特別是在軟機(jī)器人的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，這些傳感器可能無(wú)法提供足夠的靈活性和適應(yīng)性來(lái)滿足復(fù)雜運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的需求。此外，視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)在光線不足的環(huán)境中性能下降，而壓電和電磁傳感器可能需要額外的能量輸入或復(fù)雜的外部設(shè)備支持。針對(duì)這些挑戰(zhàn)，摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）技術(shù)因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、低成本、易于集成和自供能特性而在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域顯示出巨大的潛力。TENG是一種基于接觸帶電（摩擦電效應(yīng)）和靜電感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。當(dāng)TENG的兩個(gè)帶電表面因機(jī)械作用而分離時(shí)，在開(kāi)路條件下電極之間會(huì)形成電勢(shì)差。通過(guò)將這種技術(shù)與其他材料或結(jié)構(gòu)結(jié)合，研究人員近年來(lái)開(kāi)發(fā)了自供能傳感器，用于監(jiān)測(cè)軟夾持器的曲率、人體運(yùn)動(dòng)和生理狀態(tài)。

在這項(xiàng)研究中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)楊飛研究團(tuán)隊(duì)介紹了一種基于屈曲現(xiàn)象啟發(fā)的多功能摩擦電傳感器，該傳感器通過(guò)結(jié)合剪紙結(jié)構(gòu)和摩擦電納米發(fā)電機(jī)原理，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)一維（1D）和二維（2D）變形。開(kāi)發(fā)的拉伸屈曲傳感器（BS）能夠感知軟夾持器的彎曲角度，允許以高識(shí)別率93.75%檢測(cè)被抓取物體的大小。此外，在其1D壓縮屈曲形式下，傳感器可以有效識(shí)別各種人體運(yùn)動(dòng)模式，而2D壓縮版本則可用于測(cè)量曲面的擴(kuò)張，靈敏度為1.3307 V/mm。通過(guò)結(jié)合屈曲結(jié)構(gòu)的屬性，所提出的創(chuàng)新摩擦電多功能傳感器為高精度運(yùn)動(dòng)反饋控制提供了新的解決方案，具有在軟機(jī)器人和健康監(jiān)測(cè)中的潛在應(yīng)用。

來(lái)源：傳感器專家網(wǎng)