哈工大教授提出新型柔性触觉传感器阵列-德赢Vwin官网网

近日，哈工大（深圳）胡泓教授团队联合香港城市大学杨征保教授团队提出了一种基于压电薄膜、具有行+列电极结构的触觉传感器阵列，相关成果以《Skin-inspired Piezoelectric Tac tile Sensor Array with Crosstalk-free Row+column Electrodes for Spatiotemporally Distinguishing Diverse Stimuli》（DOI：doi.org/10.1002/advs.202002817）为题发表于《Advanced Science》，林伟康和王标为共同第一作者。这项研究为触觉传感器设计提供了一种新的策略，有望惠及电子皮肤、健康监测、动物运动检测和机器人等领域。

近年来，柔性电子皮肤一直是学术界和业界的热门话题，其中用于模仿人体皮肤功能的仿生触觉传感器是研究的重点之一。触觉传感器能对外界的应力刺激产生对应的电信号，广泛应用在人工智能、人机交互、生物信息检测等领域。深入了解人体皮肤的感知原理，是设计仿生触觉传感器的重要前提。据了解，人体皮肤是一种非常“强大”的触觉传感器，它可以同时检测各种刺激的强度和模式，可以分辨出按压、敲击和弯曲，这主要归因于四个机械感受器（SA-I，II和FA-I，II）分布在人体皮肤的不同区域，机械感受器接收外部刺激并将其转换为电子信号，这四种受体的综合信号由大脑进行分析，进而得到物体大小、形状和质地等信息。

目前，柔性触觉传感器阵列在应用上面临着许多挑战。现有的触觉传感器阵列往往只具有单一功能，同时大面积、高分辨率的传感器阵列需要大量的电极引线。两支团队本次提出的触觉传感器阵列，可以实时感测和区分各种外部刺激的大小、位置和模式，包括轻微触碰、按压和弯曲等。与此同时，其独特的设计克服了其他压电传感器中存在的串扰问题。压力测试和弯曲测试表明，本次提出的触觉传感器阵列具有高灵敏度（7.7 mV / kPa），长期耐用性（80,000个循环周期）和快速响应时间（10 ms）的特征。触觉传感器阵列还显示出卓越的可扩展性和易于大规模制造的能力。

“该项研究主要具有三大创新点。” 胡泓介绍说，多功能触觉传感器阵列在测量压力、弯曲半径和弯曲方向的同时，还可以实时区分外部刺激的模式，实现了多种测量模式的自动解耦。同时，传感器阵列采用横纵电极结构，将电极引线数量由n×m降低至n+m，极大降低了制作成本和难度。此外，该项研究还解决了横纵电极结构在压电传感器阵列中的信号串扰问题。

图1 基于皮肤启发的触觉传感器阵列示意图。（a）传感器阵列的多层结构设计，从上到下依次为保护层、上感知层、隔离层、下感知层、保护层。（b）传感器阵列电极引线。（c）触觉传感器阵列系统实时分辨不同模式刺激的示意图。触觉传感器阵列将外界刺激转换为电信号，电信号经过信号处理后可以实时判断外界刺激的大小和模式，进而用于外部设备。

图2 不同刺激模式下触觉传感器阵列的工作机理。（a）正压力刺激模式的示意图（b）上感知层和下感知层在正压力下的应力分布。（c）弯曲刺激模式的示意图。（d-g）上感知层的应力随着弯曲角度的增大而减小，而下感知层的情况则呈现相反的趋势。两层的应力在弯曲角度为45°时近似相同。此外，较大的弯曲半径导致较大的应力。

图3 触觉传感器阵列在正压力刺激模式下的测试结果。（a）压电薄膜的极化方向和触觉传感器阵列的接线方式。（b）轻微触碰下传感器输出电压波形图。（c）5 Hz频率，不同压力大小条件下，传感器输出电压波形图。（d）输出峰值电压与正压力的关系。（e）80000次耐久循环测试。

图4 触觉传感器阵列在弯曲刺激模式下的测试结果。（a-c）弯曲半径为15 mm时，传感器阵列在弯曲方向0°，45°和90°的输出电压波形图。（d-f）输出峰值电压与弯曲半径的关系。

图5 传感器阵列同时测量弯曲半径和弯曲方向。（a，b）基于实验数据，对上、下感知层输出峰值电压与弯曲半径和弯曲方向的拟合结果。（c，d）通过上、下感知层的输出峰值电压计算弯曲半径和弯曲方向。

图6 大面积可拓展触觉传感器阵列及其多点检测能力的示意图。（a）5×5触觉传感器阵列的示意图。（b）5×5触觉传感器阵列的实物图，每个单元2.5×2.5 mm2。（c）单点压力测试时，传感器10通道的实时信号。（d，e）多点压力测试示意图和平面压力强度分布图。

图7 触觉传感器阵列的应用。（a）检测颈动脉脉搏。（b）检测微小物体运动，小蜘蛛约重5mg，传感器阵列精确捕捉到蜘蛛的起飞和降落位置，静止时间和空中持续时间。（c）带有触觉传感器的机械手，可以平稳抓起柔软易碎的豆腐。（d）没有触觉反馈控制的情况下，将会破坏豆腐块。

《医疗柔性电子技术及市场趋势-2020版》

原文标题：新型柔性触觉传感器阵列有望惠及电子皮肤、健康检测等领域

文章出处：【微信公众号：MEMS】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

责任编辑：haq

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

传感器

传感器

+关注

关注
2550

文章
51034

浏览量
753039
机器人

机器人

+关注

关注
211

文章
28379

浏览量
206906
电子皮肤

电子皮肤

+关注

关注
3

文章
108

浏览量
18501

原文标题：新型柔性触觉传感器阵列有望惠及电子皮肤、健康检测等领域

文章出处：【微信号：MEMSensor，微信公众号：MEMS】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

中国科大：在机器人触觉传感器研究中取得重要进展

提出了一种基于柔性光栅结构色的触觉感知新方法，在触觉传感器的触点定位分辨率和力识别精度等综合性能上实现了重要突破。

发表于 11-27 17:08 •346次阅读

中国科大：在机器人<b class='flag-5'>触觉</b><b class='flag-5'>传感器</b>研究中取得重要进展

柔性传感器的常用材料有哪些？

的特定气体成分，如氧气、氮气、二氧化碳等；压敏材料则能够感知外界压力的变化，并将其转化为电信号，用于压力监测和触觉反馈等领域。二、柔性传感器的应用领域柔性

发表于 11-20 15:13 •234次阅读

触觉传感器的发展，对机器人产业有什么影响?

从工业生产线的自动化到家庭服务的智能化，机器人的身影无处不在，它们正在改变着我们的生活方式和工作模式。而在这一过程中，触觉传感器的发展起到了至关重要的作用。触觉传感器，这一能够感知物体

发表于 10-23 18:25 •486次阅读

华工科技联合哈工大实现国内首台激光智能除草机器人落地

华工科技党委书记、董事长、总裁马新强一行赴哈尔滨对哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室（后简称哈工大机器人实验室）、爱辉区智能激光除草机器人试点基地进行实地调研，代表华工科技中央研究院同哈工大机器人实验室正式签约并举行专家聘任仪式。

发表于 09-06 10:45 •782次阅读

传感器阵列扇出技术和实现

德赢Vwin官网网站提供《传感器阵列扇出技术和实现.pdf》资料免费下载

发表于 08-23 09:47 •0次下载

<b class='flag-5'>传感器</b><b class='flag-5'>阵列</b>扇出技术和实现

如何给多个X+Y(12pin),pitch0.5mm的接口的触觉传感器设计电路板？

*附件：触觉传感器.pdf 上面是触觉传感器的资料，我目前想给灵巧手加入触觉，所以需要同时读取多个上述触

发表于 06-24 12:00

触觉传感器新进展：从传感器制造到高级应用

来源：MEMS，谢谢编辑：感知芯视界 Link 触觉传感器可以将环境刺激转化为电信号来感知和量化环境信息，显示出巨大的应用前景。仿生机器人和可穿戴设备向智能化方向发展，对触觉传感器

发表于 04-03 09:27 •577次阅读

多功能触觉传感器及集成策略

目前最高印刷精度可达100 μm左右，技术相对成熟，工艺简单、效率高、成本低、适合批量生产。主要用于制造触觉传感器阵列中快速制备图案电极。

发表于 04-02 10:51 •951次阅读

高德红外斩获3.34亿订单加速出海，TDK推出新型双芯片杂散场稳健3D位置传感器

传感新品【南方科技大学：开发可精准计量的柔性压力传感器】 2024年3月21日，南方科技大学材料科学与工程系郭传飞教授和力学与航空航天工程系杨灿辉助理

发表于 03-23 08:41 •542次阅读

工业机器人的触觉传感器有哪些？传感器作用是什么?

工业机器人触觉传感器可以帮助工业机器人测量与其环境的任何物理交互。传感器可以测量与传感器和物体接触相关的参数。工业机器人也受益于触觉。力和

发表于 03-11 08:39 •784次阅读

用于机器人触觉和非接触距离感知的柔性双模态传感器设计

具有非接触式传感功能的柔性传感器的开发仍然是触觉感知的技术挑战。

发表于 02-28 09:58 •645次阅读

用于机器人物体识别和滑动检测的磁敏触觉传感器

据麦姆斯咨询报道，近日，中国科学院空天信息创新研究院陈嘉民研究团队开发了一种柔性磁敏触觉传感器，这种传感器模仿了人类皮肤毛发的结构，能够精确地感知接触力，在机器人物体识别和滑动检测方面

发表于 01-26 10:23 •1497次阅读

适用于电子皮肤的柔性磁场传感器的测量原理

研究人员还测试了柔性磁场传感器对不同强度磁场的检测性能，如图3所示。与之前报道的不同类型的柔性磁场传感器相比，本研究所提出的

发表于 01-06 10:31 •833次阅读

人形机器人柔性触觉传感器的关键技术分析

内部传感器主要用于监测机器人的内部状态，如位置、速度和加速度，而外部传感器则专注于捕捉距离、声音、光线和触觉等机器人外部环境的信息。

发表于 01-02 14:22 •3062次阅读

产学研交流—哈工大田艳红教授一行到访翠展微

12/26 2023 产学研交流为进一步拓宽公司技术发展途径，持续贯彻高校交流计划。12月26日，浙江翠展微电子有限公司有幸邀请到哈工大材料结构精密焊接与连接全国重点实验室副主任

发表于 12-26 22:35 •1266次阅读