信息来源于香港城市大学官网

通过模仿人类皮肤，香港城市大学创造的新型触觉传感器技术为改善严重受伤和残疾人士的生活质量带来了希望。 这些突破性的技术是通过由城市大学(CityU)共同领导的两个研究项目开发的，它们如此复杂，以至于机器人的肢体可以像人手一样工作，完成穿针引线或抓取易碎的豆腐等任务而不会溢出。

在第一个项目中，城市大学生物医学工程系副教授沈博士与香港大学共同领导了一项关于开发一种具有皮肤相似特性的新型软传感器的研究。 这项研究发表在了Science Robotics上，题目为“Soft magnetic skin for super-resolution tactile sensing with force self-decoupling” 有望推进智能假肢和人机交互等领域的发展。 传感器位于模仿人体皮肤的多层结构中。一个非常特殊的特征是，传感器可以将外力自动“分离”或分解成两个分量，分别提供这两个力的精确测量，以便分析或控制物体的静止或运动状态。 此外，触觉“超分辨率”允许传感器准确定位刺激的位置。“我们高效的触觉超分辨率算法使用深度学习，在接触位置的定位精度上提高了60倍，是迄今为止报道的超分辨率方法中最好的，”沈博士说。

通过将传感器安装在机器人抓手的指尖，该团队证明了机器人可以完成具有挑战性的任务。例如，机器人抓手可以在外力试图将鸡蛋等易碎物体拖走时以高度的稳定性抓住它们，并且可以通过遥控操作穿针。 “这种传感器有助于开发适应性抓取、灵巧操作、纹理识别、智能修复和人机交互。具有类似皮肤特性的软性人工触觉传感器的进步，可以使家用机器人成为我们日常生活中的未来现实，”沈博士补充道。

受人体皮肤精细结构的启发，这次由机械工程系助理教授杨博士共同领导的第二个研究项目创造了一种高度敏感的触觉传感器阵列，它有可能恢复触觉和感觉，并监测健康。 该团队制造的双层梳状压电触觉传感器阵列由保护层、绝缘层和两个压电传感层组成，可以测量比类似技术更多的时空信息。此外，该团队发明了“行+列”电极结构，可以显著降低制造成本。

该系统可以在一个传感器元件内实现对不同外部刺激的实时检测和区分，例如弯曲、拉伸和压缩。我们的传感器响应速度极快，响应时间低至10毫秒，甚至比人类皮肤还要快，”杨博士解释说。 触觉传感器非常精密，甚至可以抓住一块易碎的豆腐而不会破碎，显示了人机界面的巨大潜力，并促进了更智能的假肢、机械手和工业中处理多种柔软易碎产品的设备的发展。 该系统是重建人类触觉系统的一个有前途的候选系统，即重建皮肤损伤者的触觉和帮助截肢者。该传感器还可以帮助监测整体人类健康，例如通过准确检测微弱的动脉脉搏。 该小组的研究结果发表在Advanced Science杂志上，标题为“Skin-inspired piezoelectric tactile sensor array with crosstalk-free row+column electrodes for spatiotemporally distinguishing diverse stimuli”。