記者5日從清華大學(xué)獲悉，該校航天航空學(xué)院、柔性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室張一慧教授課題組，創(chuàng)新性研制出具有仿生三維架構(gòu)的新型電子皮膚系統(tǒng)，可在物理層面實(shí)現(xiàn)對(duì)多種機(jī)械信號(hào)的同步解碼和感知，對(duì)壓力位置的感知分辨率約為0.1毫米，接近于真實(shí)皮膚。目前這一科研成果屬于世界首個(gè)，相關(guān)論文發(fā)表在最新一期的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
張一慧團(tuán)隊(duì)提出一種具有三維架構(gòu)的新型電子皮膚設(shè)計(jì)概念，其結(jié)構(gòu)中的力與應(yīng)變傳感器的三維分布效仿人類皮膚中梅克爾細(xì)胞和魯菲尼氏小體的空間分布形式，使該器件能夠從物理層面解耦地測(cè)量壓力、剪切力和應(yīng)變。
據(jù)介紹，這種三維電子皮膚與皮膚結(jié)構(gòu)類似，也由“表皮”“真皮”和“皮下組織”組成，且各層的有效模量與人體皮膚中的對(duì)應(yīng)層相近。傳感器及電路主要位于“真皮”層中，其中，力傳感單元設(shè)計(jì)為八臂籠狀結(jié)構(gòu)，傳感器位于籠狀結(jié)構(gòu)上部，更靠近電子皮膚表面，因而對(duì)外部作用力高度敏感；應(yīng)變傳感器位于器件底部的拱形結(jié)構(gòu)上，在垂直高度上與力傳感單元上部的傳感器保持一定距離，因此，只對(duì)面內(nèi)的拉伸應(yīng)變敏感，幾乎不會(huì)受壓力的干擾。
基于此，研究人員結(jié)合深度機(jī)器學(xué)習(xí)算法，研制出只需通過(guò)觸摸便可同時(shí)測(cè)量物體模量及局部主曲率的先進(jìn)觸覺(jué)系統(tǒng)，展示了其在判別食物新鮮程度等真實(shí)場(chǎng)景中的應(yīng)用，體現(xiàn)其在物理量定量測(cè)量（如摩擦系數(shù)等）、人機(jī)交互等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
（記者華凌）
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