“仿生门控”柔性传感新模式被提出

国内外学者围绕柔性传感开展了大量的研究工作，2021年诺贝尔生理学/医学奖获得者Ardem Patapoutian 教授发现新的机械敏感离子通道。机械门控离子通道位于细胞膜上的机械力受体，能够被不同形式的机械力激活并拉动离子通道打开，使细胞外阳离子涌入细胞内，从而形成生理电信号，实现细胞膜表面应力变化的高灵敏感知。

受生物组织细胞膜上的机械门控离子通道启发，西安交通大学邵金友、陈小亮团队通过应变分布调控策略在镶嵌式导电通路内定域生成电子门控结构，开发了高灵敏度、快响应、高稳定的机器人滑觉皮肤。机器人滑觉皮肤表面的微金字塔阵列可模仿皮肤指纹结构与物体表面进行滑动交互，将动态应变传递至机械门控感知结构实现导电通路的开闭切换，从而将触觉信息编码为电信号。嵌入式网格化的导电通路设计可有效提升感知灵敏度，同时削弱传导路径的应变，抑制敏感材料裂纹产生，实现仿生滑觉皮肤灵敏度和稳定性的协同增强。该滑觉皮肤能够灵巧识别复杂结构件表面纹理，对机械加工部件的粗糙度的辨识度优于Ra0.8 μm，能够直接识别5 mm 线宽的精细表面纹理，响应频率达485 Hz，为目前相关领域报道的最优值，在机器人智能识别和交互反馈方面具有广阔的应用前景。下图为机器人皮肤滑动触觉感知。