［本站(zhàn)訊］近日，集成電路(lù)學院李陽教授團隊在智能(néng)柔性傳感器(qì)研究中取得新(xīn)進展，相關成果以“Biomimetic Electronic Skin for Robots Aiming at Superior Dynamic-Static Perception and Material Cognition Based on Triboelectric-Piezoresistive Effects”爲題，發表在NANO LETTERS期刊(中科院一(yī)區，影響因子(zǐ)：10.8）。李陽教授爲論文通訊作(zuò)者，博士研究生(shēng)李浩爲論文共同第一(yī)作(zuò)者，山東大學爲該論文第一(yī)完成單位。

模仿人(rén)類皮膚感知外部刺激的柔性電子(zǐ)皮膚（e-skin）被認爲是解決機器(qì)人(rén)應用日益增長的需求的關鍵技術。盡管電子(zǐ)皮膚是一(yī)個相當熱門的研究話題，但(dàn)事(shì)實是，大多數研究隻關注單一(yī)類别的靜态或動态信号的檢測，遠遠達不到真正的要求。同時，随着電子(zǐ)皮膚和人(rén)工智能(néng)的快(kuài)速發展，一(yī)般的觸覺已經不能(néng)滿足現代智能(néng)機器(qì)人(rén)的應用要求，未來機器(qì)人(rén)的發展對認知能(néng)力寄予厚望。迄今爲止，所開發的電子(zǐ)皮膚在機器(qì)人(rén)的系統集成和實際機器(qì)人(rén)應用中的可用性演示方面明顯不足，這是智能(néng)機器(qì)人(rén)進化(huà)所迫切需要的。此外，用于制備高性能(néng)電子(zǐ)皮膚的制造技術（如(rú)光刻或納米壓印）複雜且昂貴，并且通過簡單且具有成本效益的制造方法制備的用于全面模拟人(rén)類皮膚功能(néng)的電子(zǐ)皮膚是必要的。

鑒于上(shàng)述挑戰，本研究展示了(le)一(yī)種用于機器(qì)人(rén)的新(xīn)型仿生(shēng)電子(zǐ)皮膚（BES），通過摩擦電和壓阻部件的結合，實現對動态和靜态壓力的全面觸覺感知，并通過進一(yī)步與機器(qì)學習技術相結合，實現令人(rén)印象深刻的認知能(néng)力。

在這項工作(zuò)中，（1）使用具有均勻微觀結構的PVDF-HFP摩擦電層和PVDF-HFP/PEDOT壓阻層，通過模闆法和選擇的額外聚合處理(lǐ)，實現高靈敏度和寬響應範圍的BES，這是容易和經濟的，從而克服了(le)上(shàng)述制備過程中存在的問題。（2）爲了(le)實現動态和靜态信号的同時監測和解碼，将獨立的摩擦電部分(fēn)和壓阻部分(fēn)層壓組裝，通過将BES連接到機械手上(shàng)，成功地觀察了(le)機器(qì)人(rén)抓取物體的整個過程，展示了(le)與人(rén)類皮膚功能(néng)相當的卓越觸覺感知能(néng)力。（3）爲了(le)證明所開發的高性能(néng)BES的實用性，這也(yě)是本工作(zuò)的最大亮點，引入了(le)一(yī)種基于長短期記憶（LSTM）神經網絡模型的機器(qì)學習技術，并将其應用于BES，以建立智能(néng)材料認知系統。結果表明，該系統能(néng)夠通過一(yī)次随意的觸摸，實現對6種形态模糊、表面光滑的材料的實時識别，準确率爲96.8%，顯示出比生(shēng)物皮膚感覺系統更優越的認知能(néng)力。可以預見，文章所提出的具有專門引入微觀結構的柔性電子(zǐ)皮膚，通過簡單低(dī)成本的制備方法、動态和靜态信号同時解碼方法以及智能(néng)材料認知系統，爲實現具有非凡感知能(néng)力和高級認知能(néng)力的智能(néng)機器(qì)人(rén)帶來了(le)新(xīn)的啓示。