哈工大研發(fā)基于人類真實(shí)皮膚結(jié)構(gòu)“汗毛-皮膚”的傳感器

　　近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所赫曉東教授、王榮國教授團(tuán)隊(duì)的一種基于人類真實(shí)皮膚結(jié)構(gòu)的“汗毛-皮膚”傳感器研究成果，發(fā)表于美國化學(xué)協(xié)會《應(yīng)用材料與界面雜志》（影響因子7.145）上。該項(xiàng)目受到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

　　皮膚是人類最為重要的感知器官之一，科學(xué)家們一直致力于研發(fā)接近于人類皮膚的傳感器，以使機(jī)器人可以像人類那樣感知世界，例如抓取物體并感知滑動、感知?dú)怏w流速、分辨物體軟硬等。現(xiàn)有針對人工皮膚傳感器的設(shè)計(jì)模型都是基于光滑皮膚，利用各種納米單元或者結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高靈敏度的感應(yīng)，但是在量程范圍或結(jié)構(gòu)耐用性上都存在不足。

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)智能人工皮膚傳感器的汗毛部分采用鈷基玻璃包覆磁性纖維，皮膚層采用人工硅膠；利用交變磁場激發(fā)磁性纖維產(chǎn)生的耦合磁場在外界應(yīng)力下導(dǎo)致的變化來進(jìn)行感應(yīng)，傳感器具備高靈敏度（可感知0.15毫牛重量的蒼蠅），超大量程范圍（0.15毫牛至25牛），可感知?dú)怏w流速，具有可修復(fù)性，可通過按壓來感知評估材料的硬度等性能；通過雙頻率交變磁場同時激發(fā)的檢測方法可以實(shí)現(xiàn)對材質(zhì)電磁性能的評估，可以在感知壓力的同時分辨材料屬性（區(qū)分磁性體、非磁性導(dǎo)體、絕緣體）。

　　目前，對于材料屬性的評估絕大多數(shù)人工皮膚傳感器并不具備。哈爾濱工業(yè)大學(xué)“汗毛-皮膚”傳感器已初步應(yīng)用于機(jī)械手夾持過程中摩擦力大小的判斷，未來在機(jī)器人領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。柔性器件領(lǐng)域知名學(xué)者、大阪府立大學(xué)教授竹井邦晴評論說：“‘汗毛-皮膚’傳感器的檢測量程令人印象深刻，其設(shè)計(jì)思路也是獨(dú)一無二的。”