【厦门大学:在柔性触觉传感器领域取得重要进展】

触觉传感器是智能机器人实现类人触觉感知功能的核心部件之一。随着智能机器人的快速发展，对触觉传感器的性能需要也日益增高，不仅需要触觉传感器具有柔性，能够检测静态力等，而且更重要的是需要具备检测动态力的性能，以实现智能机器人类人的高灵巧操作。相比于压阻式、电容式等工作模式的柔性触觉传感器，由于压电式柔性触觉传感器在机器人动态力检测应用中优势明显，成为当前的研究热点。但是，传统压电式柔性触觉传感器往往存在无法突破自身灵敏度理论极限值的问题。

近日，厦门大学航空航天学院机电工程系周伟教授团队在柔性触觉传感器研究领域取得重要进展，提出了可以实现超灵敏高频动态力检测的柔性触觉传感器工作新模式，突破了传感器灵敏度的理论极限值并得到显著提升。

该研究工作最初受节肢动物结构组成的启发，提出了一种基于刚柔并济“三明治”结构（图1a, b）的超灵敏高频动态力检测的仿生型柔性触觉传感器。该结构设计不仅可提升柔性材料的力传递效率，而且由于刚柔并济力传递层与柔性下基体的结合使得压电层产生弯曲应变，从而使得柔性触觉传感器工作在新的模式——d31（图1c），颠覆了传统的压电式柔性触觉传感器的d33工作模式。正是由于传感器的工作模式的转变，使得该柔性触觉传感器的灵敏度得到显著提升（约为346.5 pCN-1，达到理论极限值的17倍）（图1d），且具有5−600 Hz宽带宽、0.009−4.3 N线性检测范围和实时力方向识别的优异性能。特别是，尽管由于该柔性触觉传感器引入了刚性阵列结构，但通过刚柔并济结构的优化设计，使得该柔性触觉传感器具有与传统柔性触觉传感器相媲美的可弯曲、可拉伸特性（图1e），并最后将柔性触觉传感器成功用于精确检测机器人的多种灵巧操作的动态信息（图1f）。