據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院陳嘉民研究團隊開發(fā)了一種柔性磁敏觸覺傳感器，這種傳感器模仿了人類皮膚毛發(fā)的結構，能夠精確地感知接觸力，在機器人物體識別和滑動檢測方面表現(xiàn)出色，開啟了智能機器人感知世界的新篇章。

圖1 人類皮膚上的毛發(fā)、傳感器的結構圖和傳感器在機器人機械手上的應用 這款傳感器的設計獨特，由上至下分別是仿生磁性纖毛陣列、柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜，以及底層集成磁傳感器陣列的柔性電路板（FPC）。當有外力觸碰磁性纖毛，纖毛周圍的磁場會發(fā)生變化，通過高靈敏的磁傳感器，就能計算出力的大小和方向。其超高的0.2 mN分辨率，穩(wěn)定的0至19.5 mN工作范圍以及毫秒級的響應時間，讓這款傳感器不僅能測量靜態(tài)力，還能精準捕捉動態(tài)變化。

圖2 傳感器的制作工藝、不同磁粉含量的纖毛性能表征和傳感器電路設計

圖3 傳感器的各項性能測試結果

當這種傳感器被集成到機器人的機械手中，就像給機器人增加了“觸覺”。它們能通過機器學習算法識別抓取的物體類型，實驗結果顯示，其在物體識別方面的準確率高達97%，能夠區(qū)分物體的形狀和內(nèi)部結構，甚至是否具有磁性。這使得機器人在執(zhí)行更復雜的任務時，能擁有更加細膩和全面的觸感反饋。

圖4 傳感器在機器人機械手上的滑動檢測和物體識別應用

這項成果不僅是仿生學與磁傳感技術的巧妙結合，更是智能機器人領域的新探索。它將極大地提升機器人在醫(yī)療援助、工業(yè)生產(chǎn)、家庭服務等多個場景中的適應性和智能化水平。 相關成果以“Magnetic Tactile Sensor with Bionic Hair Array for Sliding Sensing and Object Recognition”為題發(fā)表在國際知名期刊《Advanced Science》上，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院博士研究生滿建東為論文第一作者，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院研究員陳嘉民為論文通訊作者。該項工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金、北京市自然科學基金會等項目的大力支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/advs.202306832





審核編輯：劉清