在觸覺傳感技術(shù)領(lǐng)域，一項(xiàng)全新的研究成果正引領(lǐng)著技術(shù)前沿。研究人員成功開發(fā)出一種基于柔性光柵結(jié)構(gòu)色的觸覺感知技術(shù)，顯著提升了觸覺傳感器的綜合性能，特別是在觸點(diǎn)定位分辨率和力識別精度方面。
觸覺傳感器作為機(jī)器人執(zhí)行復(fù)雜操作的關(guān)鍵部件，其性能的提升對于機(jī)器人的智能化發(fā)展至關(guān)重要。傳統(tǒng)的視觸覺傳感器主要依賴幾何光學(xué)信息或標(biāo)記跟蹤技術(shù)，但受限于技術(shù)和原理，其觸點(diǎn)力位識別的分辨率和精度并不理想。針對這一瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)從仿生結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象中汲取靈感，創(chuàng)造性地將柔性光柵薄膜應(yīng)用于觸覺感知領(lǐng)域。
在白光照射下，柔性光柵薄膜會形成獨(dú)特的結(jié)構(gòu)色圖案。研究團(tuán)隊(duì)利用這些圖案作為觸覺表征信息，并結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這一創(chuàng)新方法不僅實(shí)現(xiàn)了接觸點(diǎn)的高靈敏、高分辨率感知，還顯著提高了觸點(diǎn)定位的空間分辨率和法向力識別精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該傳感器的整體法向力識別精度達(dá)到了6 mN，平面分辨率為79 μm，接觸深度分辨率為25 μm，均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
該觸覺感知技術(shù)還展現(xiàn)出了卓越的可拓展適用性。研究團(tuán)隊(duì)基于模塊化設(shè)計(jì)理念，進(jìn)一步開發(fā)了多款面向不同應(yīng)用場景的傳感器原型。其中包括一款能夠精準(zhǔn)檢測低頻振動信號的高靈敏度振動傳感器，一款能夠靈敏感知低頻振動和氣流擾動的仿生觸須傳感器，以及一套具備環(huán)向三維接觸感知能力的內(nèi)窺鏡觸覺傳感系統(tǒng)。
這些傳感器原型在機(jī)器人感知、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，它們能夠準(zhǔn)確捕捉和識別各種觸覺信息，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供了有力支持。
該研究成果由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院精密機(jī)械與精密儀器系的博士生邱宇澤等人共同完成。研究得到了國家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的大力支持。這一創(chuàng)新性的觸覺感知技術(shù)不僅為觸覺傳感領(lǐng)域帶來了新的突破，也為機(jī)器人智能化、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療器械等領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。
