柔性仿生触觉感知技术:从电子皮肤传感器到神经拟态仿生触觉感知系统

随着人工智能和大数据等信息技术的不断进步,仿生智能触觉感知技术快速发展并推动了人机融合、仿生机器人等领域的显著进步。作为其中重要的一部分,柔性仿生触觉感知器件由于在物理形态上与生物体具有较好的兼容性,近年来受到了广泛的关注。通过模仿生物皮肤,开发了不同结构和功能的柔性电子皮肤触觉传感器,实现触觉传感功能。然而随着数据量的不断增加,传统基于冯·诺依曼架构的触觉传感器面临着信息处理能力和能源效率的瓶颈,无法适应未来低功耗、智能感知的发展趋势。得益于生物神经系统高度并行的网络结构以及其事件触发式的处理模式,生物感知系统能够以更低的功耗实现对外界信号的感知,并通过调节突触权重来实现数据处理和记忆功能。因此模仿生物触觉感知系统,利用柔性触觉传感器与人工突触器件构建柔性神经拟态触觉感知系统是发展下一代低功耗与高生物兼容性的仿生触觉感知系统的新型范式。在本文中,我们对近年来柔性仿生触觉感知器件及系统的发展进行了综述,从不同类型的仿生电子皮肤触觉传感器件,到基于人工突触器件的神经拟态触觉感知系统都进行了整理和总结,分析了与神经拟态触觉感知系统相关的主要挑战和机遇,并提出了潜在的解决方案和建议。

基于微纳光纤的柔性仿生微结构触觉传感器研究

人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用,从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器,该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征,传感器能够以高耐久性、高灵敏度(20.58%N^(-1))、快速响应(86 ms)及大动态范围(0~16 N)检测多种时空触觉刺激,包括静态、动态压力和振动,并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点,可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。

鸡肉的压力特性曲线与其新鲜度的关系

利用微机控制电子万能试验机测量了鸡肉的压力特性曲线,分析了肉的弹性与其新鲜度的关系以及肉的压力特性曲线中各参数与肉的弹性及其新鲜度之间的关系。结果表明,肉的压力特性曲线中多个力学参数能够反映其新鲜度。该测试方法使多年来肉的弹性测量从定性变成定量,为仿生触觉检测评价肉新鲜度技术的应用提供了参考。