新发明一种可进一步增强机器人感知能力的液滴感应仿生电子皮肤

近年来，许多研究团队一直在尝试设计具有电子特性的人工皮肤，用于人形机器人、智能假肢和其他仿生系统。这些皮肤可以感知物体的纹理和触觉属性，使各种系统能够根据检测到的信息规划其动作。

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东华大学和新加坡国立大学的研究人员最近开发了一种新的电子皮肤（e-skin），能够感知液体在物体上滑动的信息。这种电子皮肤在《自然通讯》期刊上发表，能够将动态液滴滑动行为转换为电信号，然后传输给指示器。

“我们的液滴电子皮肤（DES）旨在增强智能机器人感知液滴环境的能力，缩小机器人电子皮肤和人类皮肤在液滴感知方面的差距，”该论文的第一作者徐云龙告诉Tech Xplore。“这是因为目前还没有电子皮肤能够深入感知液滴的滑动行为。”

人类天生具有检测皮肤上液滴滑动行为的能力，这在湿环境下完成手动任务时非常有价值。为了在他们的电子皮肤中再现这种能力，白志清及其同事从日常现象中汲取灵感，即足球在瓷砖地板上的滚动。

“这项工作主要由东华大学团队完成，新加坡国立大学的李成柯和孙仲达进行实验优化和论文修改，白志清也帮助修改了论文，”徐说道。“我们的电子皮肤基于摩擦电机制，即液滴与电子皮肤之间的接触起电和静电感应。”

这个研究团队创建的DES由交错的电极网络组成。这些电极可以检测液滴的各种动态滑动行为，并利用产生的摩擦将其转换为电信号。

“液滴滑动行为的感知主要归功于巧妙设计的层间交错电极网络，”徐解释道。“这些电极由同一层上的两系列电极组成，彼此不导电。我们的设计还确保了液滴与每系列电极之间的感应距离相同。”

电子皮肤将滑动液滴的行为转换为电信号后，会将这些行为的视觉反馈传输给指示器。值得注意的是，这种皮肤还可以监控液滴的流动方向并控制水的泄漏。

“这篇论文提供了一种自供电仿生液滴电子皮肤，通过将各种动态液滴滑动行为转换为电信号，深入感知液滴滑动行为，从而增强智能机器人设备在常见液滴环境中的感知能力，”徐说道。

在最近的论文中介绍的这种电子皮肤可能很快会集成到现实世界的机器人系统中，以进一步评估其性能。未来，它可能有助于开发具有更先进触觉感知能力的人形机器人，进一步缩小人类与机器人感官感知之间的差距。

“我们的仿生DES极大地缩小了人工电子皮肤和人类皮肤在感知能力上的差距，并在军事、救援和日常生活中带来了广阔的应用前景，”徐补充道。“我们现在计划继续优化其灵敏度和抗干扰能力，并使用机器学习来增强其更强大的感知能力。”