中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王家成團隊與復旦大學(xué)盧紅亮和張衛團隊合作，成功研制出一種仿皮膚式柔性壓力傳感器，基于此傳感器，有望實(shí)現盲文的智能識別。該研究成果論文已發(fā)表于《納米能源》。
現有盲文識別方法中，盲文特征點(diǎn)的提取通常手工進(jìn)行，費時(shí)費力，無(wú)法保證提取特征的有效性，識別精度較低，抗干擾能力較差。因此，開(kāi)發(fā)一種高精度、實(shí)時(shí)、易于準確獲知的盲文識別裝置具有重要意義。
該論文第一作者、上海硅酸鹽所—復旦大學(xué)聯(lián)合培養博士生趙學(xué)峰介紹，隨著(zhù)柔性電子技術(shù)的發(fā)展，可穿戴設備、仿生電子皮膚等柔性智能傳感器件逐漸成為探索熱點(diǎn)。作為下一代機器人的關(guān)鍵組成部分之一的靈活的類(lèi)似皮膚的觸覺(jué)傳感器應具有在實(shí)際應用中（例如智能盲文識別）執行實(shí)時(shí)反饋、連續測量以及對弱目標信號進(jìn)行量化的能力。在此，受人皮膚的啟發(fā)，研究人員設計并制造了一種具有高靈敏度和線(xiàn)性度的新型柔性壓阻式觸覺(jué)傳感器。
此次研究人員研發(fā)出的傳感器由三個(gè)主要部分組成，分別對應于人體皮膚的三個(gè)部分，即表皮、真皮和皮下組織。頂部基質(zhì)為荷葉棘突隨機高斯分布的力信號感知層，與表皮結構形態(tài)相似。這種微結構對于提高靈敏度、增大可監測范圍、測量和識別弱力必不可少。中間導電填料為力信號處理層，由多層Ti2C-MXene膜組成，在外力加載和卸載下，多層Ti2C-MXene層間距壓縮和釋放。底部基板是力信號轉換層，其作用為將接收的力信號轉換為電信號。
組裝后的傳感器表現出超高的靈敏度、超強的線(xiàn)性度、出色的循環(huán)穩定性以及毫秒級的快速響應速度。而且，先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展使實(shí)現智能的類(lèi)皮膚傳感器成為可能。在這項研究中，這是首次通過(guò)這種具有隨機決策算法的柔性皮膚狀觸覺(jué)傳感器實(shí)現實(shí)時(shí)盲文有效智能識別，這項研究對于解決近年來(lái)受到高度關(guān)注的視障者甚至盲人的信息交流的社會(huì )和公共問(wèn)題具有重要意義。
“這將有助于推動(dòng)可穿戴設備在機器人、智能生活及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的快速發(fā)展?！闭撐耐ㄓ嵶髡咄跫页杀硎?，未來(lái)研究團隊將進(jìn)一步開(kāi)展大面積、高靈敏、高分辨、自供能傳感器件的研究應用，努力實(shí)現柔性傳感器件的產(chǎn)業(yè)化、實(shí)用化。
