人工传感器模仿人类的触觉

一组研究人员开发了一种人工触觉传感器，它模仿人类皮肤检测表面信息的能力，如形状、图案和结构。这可能比制造能够感知粗糙度和平滑度的电子设备和机器人更近一步。

“模仿人类感官是最受欢迎的工程领域之一，但触觉很难复制，”韩国大邱DGIST的工程师Kwonsik Shin说。这项研究的主要作者发表在IEEE/ASME机电一体化博览会上。

人类不仅同时感知环境的许多特征，如压力、温度、振动、张力和剪切力，还检测心理参数，如粗糙度、光滑度、硬度和疼痛。检测准确的表面信息是复制触觉心理感受的关键第一步。

为了应对这一挑战，DGIST的研究人员与来自韩国ASML、东郭大学首尔分校、成均馆大学和牛津大学的同事合作。他们开发了一种可以高精度测量表面纹理的设备。传感器由压电材料制成，这是一种高度敏感的材料，可以对施加的压力做出反应，从而产生电能。这些材料具有与皮肤相似的特性。

与现有的人工传感器相比，新传感器有几个优点。首先，它可以通过触摸和滑动来检测信号。这模仿了人类感知表面特征的两种方式：用手指戳或摸。大多数手动传感器使用单一方法。其次，它由一系列多个感受器组成，这意味着两个感受器信号之间的时间间隔和它们之间的距离可以用来计算滑动速度。大多数机器人手指使用单个接收器，需要外部速度计。

研究人员通过在传感器表面按压形状像正方形、三角形或圆顶的封条来测试他们的传感器。他们还在传感器上添加了软性材料，以确定它是否可以测量深度，从而在三维空间中进行感知。传感器根据印章的形状产生不同的电压。结果表明，该传感器具有较高的空间分辨率，能够准确地表示某些物体的宽度、间距等表面特征。然而，目前传感器无法在3D中完美区分形状。

未来，传感器可以集成到电子设备中，如机器人或智能手机，以提高它们检测表面纹理的能力。

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