想象一下，未來的機(jī)器人不僅能靈活抓取物體，還能像人類一樣感知絲綢的順滑、砂紙的粗糙，甚至區(qū)分不同面料的細(xì)微紋理。這一切的關(guān)鍵在于“觸覺”。近日，南京工業(yè)大學(xué)黃維院士、孫庚志教授，安徽工程大學(xué)鄭賢宏博士，聯(lián)合南開大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、金陵科技學(xué)院等單位眾多合作者，在《Advanced Materials》發(fā)表重磅研究成果，研發(fā)出一種仿生紡織觸覺傳感器及系統(tǒng)，首次在單一器件中實(shí)現(xiàn)靜態(tài)力與動(dòng)態(tài)振動(dòng)的高精度同步感知，讓機(jī)器人觸覺邁入新紀(jì)元。 圖1.仿生觸覺感知系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念 研究亮點(diǎn)：三維蜂窩織物，破解觸覺難題 傳統(tǒng)觸覺傳感器需多層電路分別模擬“靜態(tài)壓力”和“動(dòng)態(tài)振動(dòng)”感知，導(dǎo)致設(shè)備笨重、信號(hào)易干擾。而這項(xiàng)研究創(chuàng)新設(shè)計(jì)三維蜂窩狀紡織結(jié)構(gòu)，靈感源自人類指尖的機(jī)械感受器： 高靈敏度：靜態(tài)壓力靈敏度達(dá)2486.9 kPa?1，響應(yīng)速度10毫秒，比人類皮膚（30-50毫秒）更快！ 雙模感知：單器件同步捕捉靜態(tài)力和高頻振動(dòng)，精準(zhǔn)還原觸覺細(xì)節(jié)。 超強(qiáng)耐用：2.4萬次壓力循環(huán)測(cè)試后性能無衰減，輕松應(yīng)對(duì)高強(qiáng)度使用場(chǎng)景。 技術(shù)突破：AI賦能，秒速識(shí)別紋理 團(tuán)隊(duì)將傳感器與機(jī)器學(xué)習(xí)算法結(jié)合，打造全自動(dòng)紋理識(shí)別系統(tǒng)： 精準(zhǔn)分類：對(duì)21種面料的識(shí)別精度超98.9%，最高達(dá)100%。 極速響應(yīng)：支持50-300毫米/秒的掃描速度，遠(yuǎn)超同類技術(shù)。 自適應(yīng)場(chǎng)景：即使在曲面、海綿等復(fù)雜表面，識(shí)別精度仍保持95%以上，展現(xiàn)強(qiáng)大魯棒性。 ? 圖2. 基于觸覺傳感器和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行表面紋理感知 應(yīng)用前景：從假肢到工業(yè)機(jī)器人 智能假肢：賦予截肢者真實(shí)的觸覺反饋，抓握物體時(shí)感知力度與材質(zhì)，提升生活品質(zhì)。 人形機(jī)器人：助力家庭服務(wù)、醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人更安全地操作易碎物品，如區(qū)分玻璃杯與塑料杯。 工業(yè)質(zhì)檢：快速檢測(cè)紡織品瑕疵，或用于汽車制造中精密零件的表面質(zhì)量評(píng)估。 虛擬現(xiàn)實(shí)：結(jié)合觸覺手套，讓VR交互更具沉浸感，“觸摸”虛擬世界不再是夢(mèng)。 圖3.實(shí)時(shí)表面紋理識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 ? ? 審核編輯 黃宇