基于摩擦納米發(fā)電機的多功能觸覺傳感系統(tǒng)

 近年來智能設備的快速發(fā)展使得人們對智能機器人等設備提出了更高的要求。不同于傳統(tǒng)工業(yè)機器人的工作模式，智能機器人需要更自主的工作能力，這不但需要智能機器人有更優(yōu)異的軟件系統(tǒng)，同時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)關注?？紤]到觸覺的作用過程與摩擦運動的相似性，基于摩擦納米發(fā)電機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域的傳感(例如接觸覺、滑動觸覺等)，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計。

 最近，由中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士、曹霞教授指導的團隊，通過結合單電極和雙電極摩擦納米發(fā)電機各自的優(yōu)點，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)電機在接觸、定位等領域的優(yōu)勢，同時也利用了雙電極模式在力學運動傳感領域的優(yōu)點，實現(xiàn)了對接觸、相對硬度、觸點位置以及接觸外力的傳感。該觸覺傳感器在40-140N的范圍內，對外力有良好的線性響應。對觸點具有2mm的平面分辨率。相關成果發(fā)表在ACS Nano期刊(DOI: 10.1021/acsnano.7b00396)。這項工作不但提出了一種多功能觸覺傳感系統(tǒng)的構筑方法，也進一步展示了摩擦納米發(fā)電機在智能觸覺傳感領域的應用。