近日，記者從南方科技大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程系教授郭傳飛團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種模擬人類指紋特征的柔性滑覺(jué)傳感器，能準(zhǔn)確無(wú)誤地分辨如棉、紗、化纖、羊毛等細(xì)膩質(zhì)地材料。該傳感器有望用于人形機(jī)器人、人類義肢以及觸覺(jué)虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》上。

“人體皮膚中兩種不同的感受器，分別檢測(cè)靜壓和振動(dòng)，這兩種感受器在人體皮膚中協(xié)同工作，使我們能夠感知到各種觸覺(jué)刺激，并做出相應(yīng)反應(yīng)。”郭傳飛介紹，通過(guò)皮膚深層組織中的靜壓感受器，人類可感受到物體的硬度和形狀，而皮膚的表層組織振動(dòng)感受器，能夠讓人類快速感知機(jī)械刺激，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)，傳遞給大腦進(jìn)行解析。

“要模仿皮膚的這種功能極具挑戰(zhàn)，要求傳感器既具超高靈敏度，又有超快響應(yīng)，這樣才可在快速劃過(guò)大量微小結(jié)構(gòu)時(shí)，準(zhǔn)確分辨結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)和數(shù)量。”郭傳飛說(shuō)。

基于此，郭傳飛團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種模擬人類指紋特征的柔性滑覺(jué)傳感器，在單個(gè)傳感器里集成皮膚中兩種感受器功能，通過(guò)材料和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，這種傳感器可分辨10微米大小的結(jié)構(gòu)，并對(duì)高達(dá)400赫茲的頻率產(chǎn)生響應(yīng)，這和皮膚中感受器能感受到最大頻率范圍接近。

郭傳飛介紹，通過(guò)提取傳感器與目標(biāo)物體接觸時(shí)觸覺(jué)信號(hào)，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出機(jī)器學(xué)習(xí)模型，并將柔性滑覺(jué)傳感器整合到人類手部義肢上，義肢在捕捉細(xì)小觸覺(jué)信號(hào)的同時(shí)，亦能識(shí)別如棉、紗、化纖、羊毛、亞麻、泡泡紗等20種常見(jiàn)織物。

通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，這種柔性滑覺(jué)傳感器在恒定滑速時(shí)可獲得高達(dá)100%的識(shí)別準(zhǔn)確度，即使在任意劃速下也能達(dá)到99%左右，遠(yuǎn)高于人類手指78%的準(zhǔn)確度。“人工觸覺(jué)在某些方面已經(jīng)顯著超過(guò)人類觸覺(jué)。”郭傳飛表示，“這種柔性滑覺(jué)傳感器或可稱之為‘電子皮膚’。”

編輯：黃飛