基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的多功能觸覺傳感系統(tǒng)

 近年來智能設(shè)備的快速發(fā)展使得人們對(duì)智能機(jī)器人等設(shè)備提出了更高的要求。不同于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的工作模式，智能機(jī)器人需要更自主的工作能力，這不但需要智能機(jī)器人有更優(yōu)異的軟件系統(tǒng)，同時(shí)其傳感器也要更加智能化，觸覺傳感就是其中之一。

 人類的觸覺是一種高度復(fù)雜并且功能很多樣的傳感系統(tǒng)。開發(fā)具有相似功能的人工觸覺系統(tǒng)的研究受到人們的持續(xù)關(guān)注?？紤]到觸覺的作用過程與摩擦運(yùn)動(dòng)的相似性，基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的觸覺傳感器不斷被研究出來。這些研究主要集中在單一觸覺領(lǐng)域的傳感(例如接觸覺、滑動(dòng)觸覺等)，而人類的觸覺卻是多功能的集成系統(tǒng)。此外，人工觸覺傳感器仍然需要更智能化的設(shè)計(jì)。

 最近，由中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士、曹霞教授指導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，通過結(jié)合單電極和雙電極摩擦納米發(fā)電機(jī)各自的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)了一種多功能的綜合觸覺傳感系統(tǒng)。這種新型多功能觸覺系統(tǒng)綜合了單電極摩擦納米發(fā)電機(jī)在接觸、定位等領(lǐng)域的優(yōu)勢，同時(shí)也利用了雙電極模式在力學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接觸、相對(duì)硬度、觸點(diǎn)位置以及接觸外力的傳感。該觸覺傳感器在40-140N的范圍內(nèi)，對(duì)外力有良好的線性響應(yīng)。對(duì)觸點(diǎn)具有2mm的平面分辨率。相關(guān)成果發(fā)表在ACS Nano期刊(DOI: 10.1021/acsnano.7b00396)。這項(xiàng)工作不但提出了一種多功能觸覺傳感系統(tǒng)的構(gòu)筑方法，也進(jìn)一步展示了摩擦納米發(fā)電機(jī)在智能觸覺傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。