近年來，電子皮膚作為一種新興的柔性傳感器件，以其仿皮膚的結構和功能，在健康醫療、觸覺反饋仿生電子、機器人等領域都有重要的應用價值，受到學者的廣泛關注。特別是在機器人觸覺感知方面的作用尤為關鍵，電子皮膚不僅提供了人-機-物交互的橋梁，更通過其獨特的觸覺通道，賦予了機器人更為豐富的感知能力，在提高人機交互的舒適性和安全性方面展現出巨大潛力。為了在復雜環境中準確感知并響應，需要電子皮膚擁有超寬量程、高線性度、高一致性等特性。普遍采用技術路徑是印刷電子技術，具有印刷成本低、周期短、可實現批量化生產、適應性強等優點，為電子皮膚的制造提供了新的可能性，成為了規?；圃祀娮悠つw的優選技術。
近日，重慶綠色智能技術研究院機器人技術與系統中心在《Nano Energy》期刊發表了題為“Leather-Based Printed Tactile Sensor Array for Robotic Interactive Skin”的論文。該研究發展了一種新型的皮革基微結構表面絲網印刷技術，制備出具有垂直梯度導電纖維網絡的陣列式電子皮膚。這種獨特的多層分級導電纖維網絡力敏結構，允許傳感器在較寬的壓力范圍（0-4.5 MPa）內仍保持高線性度（99.30%）和高一致性（99.98%）。還具有快速響應時間（10 ms）、快速恢復時間（＜10 ms）、優良的穩定性（~7500循環）和穩定的動態響應性能。同時，其優異的柔韌性使該觸覺皮革器件更好地共形貼裝于機器人體表。此外，使用了Tet-Net卷積神經網絡作為骨干網絡，結合深度可分離卷積、多尺度特征提取模塊、非對稱卷積塊等，建立了接觸物體識別殘差網絡(COR-Net)和基于注意力機制的交互手勢識別殘差網絡 (IGR-Net) ，成功識別了接觸不同物體的硬度材質用于碰撞預警，以及判斷人手交互意圖，準確率分別為95%和98.48%，機器人可以根據人的交互意圖完成物體抓取和搬運等操作。該項研究證實了電子皮膚技術可大大提升機器人人機交互的安全性和自然性。
機器人技術與系統中心研究生張冰雪為論文第一作者，魏大鵬研究員為論文通訊作者。該研究結果展示了柔性印刷式觸覺皮革器件在人機交互領域巨大的應用潛力，得到了重慶市科技局、西藏自治區科技廳和重慶市人才計劃等項目的支持。
相關論文鏈接：?https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110379
電子皮膚系統