皮肤仿生结构传感器

宽量程超高线性

仿照皮肤分层结构，通过协同传感机制实现从100Pa到500kPa的宽量程连续电响应，线性度优异，可用于主动防碰撞的人机交互。

Shen, Junhao · Yixin, Guo · Tianyu, Fu · Yao, Shengping · Zhou, Jun · Dongfeng, Wang · 毕恒昌 · Shaohua, Zuo · 吴幸 · Fuwen, Shi · Jinchun, Jiang · Junhao, Chu

Advanced Materials Technologies 2023

参数信息

线性度

0.998 R2

检测范围

100Pa–500kPa

技术优势

宽量程线性响应

分层结构的协同传感机制使器件在整个压缩过程中电阻/电容连续变化，从而在100Pa到500kPa范围内保持高线性度，适合从轻触到重压的各种交互场景。

主动避碰更快

将该仿生皮肤集成到人机交互系统中后，机器人能在碰撞发生前做出反应，实现主动且高效的避碰。

机理直接验证

通过原位电子显微镜在原子尺度动态观察了分层结构的压缩变形和力学行为，直接证实了传感机理，而不是仅靠电学测量推断。

应用场景

• 电子皮肤：为机器人皮肤提供宽量程线性触觉，适应轻触到重压。
• 压力传感器：制成高线性宽量程压力传感器，无需分段标定。
• 可穿戴传感：可集成到可穿戴设备中监测从微小到较大的压力变化。
• 人机交互界面：用于机器人快速感知接触并主动避碰。
• 医疗机器人触觉：为医疗机器人提供灵敏触觉反馈，提升操作安全性。