我國研發(fā)新型柔性壓力傳感器，有望實(shí)現(xiàn)盲文智能識(shí)別

       近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王家成團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)盧紅亮和張衛(wèi)團(tuán)隊(duì)合作，成功研制出一種仿皮膚式柔性壓力傳感器，基于此傳感器，有望實(shí)現(xiàn)盲文的智能識(shí)別。該研究成果論文已發(fā)表于《納米能源》。

　　現(xiàn)有盲文識(shí)別方法中，盲文特征點(diǎn)的提取通常手工進(jìn)行，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法保證提取特征的有效性，識(shí)別精度較低，抗干擾能力較差。因此，開發(fā)一種高精度、實(shí)時(shí)、易于準(zhǔn)確獲知的盲文識(shí)別裝置具有重要意義。

　　該論文第一作者、上海硅酸鹽所—復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生趙學(xué)峰介紹，隨著柔性電子技術(shù)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備、仿生電子皮膚等柔性智能傳感器件逐漸成為探索熱點(diǎn)。作為下一代機(jī)器人的關(guān)鍵組成部分之一的靈活的類似皮膚的觸覺傳感器應(yīng)具有在實(shí)際應(yīng)用中（例如智能盲文識(shí)別）執(zhí)行實(shí)時(shí)反饋、連續(xù)測(cè)量以及對(duì)弱目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行量化的能力。在此，受人皮膚的啟發(fā)，研究人員設(shè)計(jì)并制造了一種具有高靈敏度和線性度的新型柔性壓阻式觸覺傳感器。

　　此次研究人員研發(fā)出的傳感器由三個(gè)主要部分組成，分別對(duì)應(yīng)于人體皮膚的三個(gè)部分，即表皮、真皮和皮下組織。頂部基質(zhì)為荷葉棘突隨機(jī)高斯分布的力信號(hào)感知層，與表皮結(jié)構(gòu)形態(tài)相似。這種微結(jié)構(gòu)對(duì)于提高靈敏度、增大可監(jiān)測(cè)范圍、測(cè)量和識(shí)別弱力必不可少。中間導(dǎo)電填料為力信號(hào)處理層，由多層Ti2C-MXene膜組成，在外力加載和卸載下，多層Ti2C-MXene層間距壓縮和釋放。底部基板是力信號(hào)轉(zhuǎn)換層，其作用為將接收的力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

　　組裝后的傳感器表現(xiàn)出超高的靈敏度、超強(qiáng)的線性度、出色的循環(huán)穩(wěn)定性以及毫秒級(jí)的快速響應(yīng)速度。而且，先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使實(shí)現(xiàn)智能的類皮膚傳感器成為可能。在這項(xiàng)研究中，這是首次通過這種具有隨機(jī)決策算法的柔性皮膚狀觸覺傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)盲文有效智能識(shí)別，這項(xiàng)研究對(duì)于解決近年來受到高度關(guān)注的視障者甚至盲人的信息交流的社會(huì)和公共問題具有重要意義。

　　“這將有助于推動(dòng)可穿戴設(shè)備在機(jī)器人、智能生活及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。”論文通訊作者王家成表示，未來研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步開展大面積、高靈敏、高分辨、自供能傳感器件的研究應(yīng)用，努力實(shí)現(xiàn)柔性傳感器件的產(chǎn)業(yè)化、實(shí)用化。