可以进一步增强机器人感知能力的液滴感应仿生电子皮肤

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　　近年来，许多研究团队一直在尝试为人形机器人、智能假肢和其他仿生系统设计具有电子特性的人造皮肤。这些皮肤可以感知物体的纹理和触觉特性，使各种系统能够根据检测到的信息规划其动作。
　　东华大学和新加坡国立大学的研究人员最近开发出一种新型电子皮肤，它还能感知液体在物体上滑动的相关信息。这种电子皮肤发表在《自然通讯》杂志上，可以将动态液滴滑动行为转换为电信号，然后将其传送给指示器。
　　“我们的液滴电子皮肤（DES）旨在增强智能机器人感知液滴环境的能力，缩小机器人电子皮肤与人类皮肤在液滴感知方面的差距，”论文第一作者徐云龙告诉 Tech Xplore。“这是因为目前还没有电子皮肤能够深度感知液滴的滑动行为。”
　　人类天生就能够感知到皮肤上液滴的滑动行为，这在潮湿环境中完成手动任务时非常有用。为了在电子皮肤中重现这种能力，白和他的同事从一种日常现象中汲取了灵感，即足球在地砖上滚动。
　　“这项工作主要由东华大学团队完成，新加坡国立大学的李承国和孙忠达负责实验优化和论文修改，白志清也协助修改了论文，”徐说。“我们的电子皮肤基于摩擦起电机制，即液滴和电子皮肤之间的接触起电和静电感应。”
　　该研究团队发明的DES由相互交织的电极网络组成，这些电极可以检测液滴的各种动态滑动行为，并利用液滴产生的摩擦力将其转换为电信号。
　　“液滴滑动行为的感知主要归功于巧妙的共层交错电极网络设计，”徐教授解释道。“这些电极由同一层上的两组电极组成，彼此不导通。我们的设计还确保液滴与每组电极之间的感应距离相同。”
　　电子皮肤将液滴滑动的行为转换为电信号后，会将这些行为的视觉反馈发送给指示器。值得注意的是，皮肤还可以监测液滴流动的方向并控制水的泄漏。
　　徐建军表示： “本文提出了一种自供电仿生液滴电子皮肤，通过将各种动态液滴滑动行为转换成电信号，深度感知液滴滑动行为，从而为智能机器人设备在常见液滴环境中提供增强感知的能力。”
　　这篇最新论文中介绍的电子皮肤很快就能集成到现实世界的机器人系统中，以进一步评估其性能。未来，它可以为开发具有更先进触觉感知能力的人形机器人做出贡献，进一步缩小人类和机器人感官知觉之间的差距。
　　“我们的仿生DES大大缩小了人造电子皮肤与人类皮肤在感知能力上的差距，并在军事、救援和日常生活中带来了有希望的应用，”徐补充道。“我们现在计划继续优化它的灵敏度和抗干扰能力，并使用机器学习来增强其更强大的感知能力。”
　　更多信息： Yunlong Xu 等人，具有精确多向液滴滑动传感的仿生电子皮肤，可增强机器人感知能力，《自然通讯》（2024 年）。DOI ：10.1038/s41467-024-50270-8
　　期刊信息： 《自然通讯》