机器人柔弹性仿生电子皮肤研究进展

仿生电子皮肤触觉传感器是实现机器人智能化发展的先决条件,机器人等复杂的三维载体表面或活动关节部位接触压力感知的可延展的柔弹性电子皮肤高柔性、高弹性和灵活可调等适形性要求高且具有广阔的应用前景。由于常用的无机半导体材料和金属材料及其化合物断裂极限应变较低,难以满足可延展的柔弹性电子皮肤的要求,因此,具有可延展性的二维纳米膜、纳米带或一维纳米线等电极或互联导体得到广泛应用;基于力学屈曲的薄膜基板结构和纳米级导电元件的结构设计可有效改善无机材料的受力情况,明显提高材料整体的可拉伸性;采用纳米制造等新型技术制备的新型材料和结构一体化使得可延展的柔性电子皮肤的柔弹性显著提高。高柔弹性仿生电子皮肤触觉传感器可提高机器人的环境适应性,有利于机器人与人类之间建立起一种新型的人机共融模式。

机器人仿生电子皮肤阵列触觉传感器研究

针对当前用于机器人等复杂三维载体表面或活动关节部位的触觉传感器实现高柔弹性和压力检测的难题,该文提出一种8×8阵列的仿生电子皮肤柔弹性阵列触觉传感器。基于压阻橡胶的导电机理采用微米镍粉填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成触觉传感器的柔性敏感单元设计与制备,获得压阻橡胶在不同质量比时的压阻特性曲线,采用银纳米线(AgNWs)/PDMS复合材料制作的柔弹性阵列导电薄膜电极层和压阻橡胶圆片结合阵列式“多孔PDMS”中间传感层的多层“三明治”结构并通过模具固化成型工艺制备电子皮肤阵列触觉传感器,设计传感器检测系统检测其特性。实验表明柔弹性触觉传感器具有阵列数密集、测量范围广、线性度好等特点,传感器的空间分辨率为3×3 mm^2,测量压力范围达到100~500 kPa,拉伸率可以达到30%,能够覆盖在三维载体表面完成分布式压力的测量,为机器人等复杂三维载体表面或活动关节部位的压力检测反馈和机器人智能化提供基础。

新型高柔弹性导电薄膜电极层的制备与性能研究

为了解决用于机器人等复杂三维载体表面或活动关节部位的触觉传感器实现高柔弹性的难题,提出了基于纳米材料,并结合马蹄形的形状布置与预拉伸工艺制作新型高柔弹性导电薄膜电极层的方法。将银纳米线以马蹄形的形状布置植入到已经过预拉伸处理的PDMS薄膜表面,形成具有高伸缩性能的导电复合材料。将其应用于机器人手腕及手指部位,验证了良好的拉伸-导电特性,且拉伸试验结果表明:这种新型高柔弹性导电薄膜电极层随着拉伸率的增加,电阻值呈现先减小再缓慢增大的趋势,在第50次拉伸30%后,电极相对初始值的电阻增量仅为93%。这种新型电极制作工艺简单,具有良好的柔弹性、导电性及稳定性,透明度也很高,可应用于拉伸、弯曲、扭转等多种复杂的应用场合。

基于“新工科”理念的机械类本科专业生产实习教学改革

人才培养是高校的中心工作,生产实习是"新工科"背景下学校本科人才培养中十分重要的实践教学环节,是培养创新人才的重要途径。以国家重点学科机械类本科专业生产实习教学为例,以多方协同为重点,充分发挥国家重点学科师资力量和依托国家与省部级科研平台的优势,通过改革机械类本科专业生产实习形式、内容、基地、队伍等,逐步构建"国际化、社会化和精品化"生产实习体系,为国家重点学科创新人才培养奠定基础。

数实生态文明视野下人工智能可持续元设计

世界多样不同,不同产生交换,交换产生价值,价值催生意义,辞变象占不同,生息循环永续。这段话中,蕴含了中国和世界的百家经典,其中“辞变象占”便是源自《易经》中的圣人四道。这些经典思想同样可以运用在当下以及未来的研究当中,笔者基于此提出了关于数实生态文明(数字生态文明和自然生态文明)视野下的人工智能可持续元设计的思考。