“仿生門控”柔性傳感新模式被提出

國內外學者圍繞柔性傳感開展了大量的研究工作，2021年諾貝爾生理學/醫學獎獲得者Ardem Patapoutian 教授發現新的機械敏感離子通道。機械門控離子通道位于細胞膜上的機械力受體，能夠被不同形式的機械力激活并拉動離子通道打開，使細胞外陽離子涌入細胞內，從而形成生理電信號，實現細胞膜表面應力變化的高靈敏感知。

受生物組織細胞膜上的機械門控離子通道啟發，西安交通大學邵金友、陳小亮團隊通過應變分布調控策略在鑲嵌式導電通路內定域生成電子門控結構，開發了高靈敏度、快響應、高穩定的機器人滑覺皮膚。機器人滑覺皮膚表面的微金字塔陣列可模仿皮膚指紋結構與物體表面進行滑動交互，將動態應變傳遞至機械門控感知結構實現導電通路的開閉切換，從而將觸覺信息編碼為電信號。嵌入式網格化的導電通路設計可有效提升感知靈敏度，同時削弱傳導路徑的應變，抑制敏感材料裂紋產生，實現仿生滑覺皮膚靈敏度和穩定性的協同增強。該滑覺皮膚能夠靈巧識別復雜結構件表面紋理，對機械加工部件的粗糙度的辨識度優于Ra0.8 μm，能夠直接識別5 mm 線寬的精細表面紋理，響應頻率達485 Hz，為目前相關領域報道的最優值，在機器人智能識別和交互反饋方面具有廣闊的應用前景。下圖為機器人皮膚滑動觸覺感知。