软体手的多模态感知 Advanced Functional Materials

在人类感知世界的过程中，皮肤的多模态感知为我们感受真实的物理世界提供了重要的工具。正如人们用手指触摸未知的物品，当具有多模态感知能力的机器人手摩擦未知物品时，机器人便能感知到物品的粗糙度；当机器人手隔空拂过位置物品时，它甚至能像X射线和3D扫描仪那样感知到物品的材质和形状。因此，能够感知环境的多模态传感与擅长交互的软体机器人的结合必然能擦出火花。

最新一期《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）报道了北京航空航天大学仿生软体机器人实验室在柔性传感器与软体机器人感知领域的最新研究。

该项工作开发了一套智能软体机器人系统，该系统能够对物体的物理特性进行感知、描述和分类，可协助机器人解释物理世界、与物理世界进行交互，为人工智能与世界的交互提供了可能的接口。

当前研究面临的问题

软体机器人具有与生俱来的安全无损特性，在各种实际应用中逐步展现出独特的优势。基于压电、压阻、电容、摩擦电、和巨磁弹性效应开发的大量柔性传感器，能够赋予软体机器人感知能力，但它们的单一识别模态无法满足机器人全方面智能的要求。软体机器人，特别是软体机器人手，需要类似于人类手部的多模态信息感知和描述能力。为了扩大软体机器人的实际应用范围，开发高性能多模态柔性传感器和集成机器学习的智能软体机器人系统势在必行。

迄今为止，人们已经为开发多模态柔性传感器做出了许多努力，然而在分离和解耦各种刺激类型的信号方面仍存在挑战。虽然研究人员一直致力于开发具有多模态柔性传感器的智能机器人以感知各种环境信息，然而，目前的智能机器手缺乏全面的多模态信息感知，尤其是对表面物理特性的描述能力。这些局限性为软体机器手进一步感知多模态环境信息和执行精细操作任务造成了阻碍。

结构简单的双模态自供电柔性传感器

研究团队研发了一种基于摩擦纳米发电机和巨磁效应的双模态自供电柔性传感器（BSFS）。BSFS结构简单，由磁弹性导电薄膜和封装的液态金属线圈组成，可以在10毫秒的响应时间内精确检测和解耦接触和非接触双模态信号。

研究团队在硅胶材料中掺入微磁体和碳纳米管，制备具有多孔结构的磁弹性导电薄膜。随后，使用磁化仪对磁弹性导电薄膜进行磁化，使微磁体重新定向，然后印刷并用硅胶封装液态线圈。所有组件都是由柔性材料制成的，因此BSFS整体结构柔软可变形。磁弹性导电薄膜还表现出显著的磁弹性。