中科院重慶研究院與新加坡國立大學(xué)合作，研制了三維微納共形石墨烯柔性力敏電極，并應(yīng)用于高靈敏柔性壓容式觸覺傳感，主要指標(biāo)已超越人類觸覺感知水平。

該傳感器能夠更好地與機(jī)器人的異形曲面進(jìn)行貼合，賦予機(jī)器人以觸覺功能，從而極大拓展機(jī)器人的智能化和應(yīng)用領(lǐng)域。石墨烯材料不斷取得突破，未來市場(chǎng)空間巨大，機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)到2020年石墨烯的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到230億元左右。

智能化是機(jī)器人技術(shù)最新發(fā)展的一個(gè)重要方向,而實(shí)現(xiàn)智能化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)——觸覺傳感器技術(shù),是制約其發(fā)展的重要因素。對(duì)于人類觸覺的模擬,既要滿足三維力測(cè)量的高靈敏度,又要有人類皮膚的柔性。目前針對(duì)強(qiáng)力信號(hào)(>10 kPa)的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成熟,而對(duì)于弱力(<5 kPa)及三維力信號(hào)的檢測(cè)仍需研究,同時(shí)柔性傳感器器件制造水平仍需提高。

鑒于此,之前哈工大有研究提出，擬采用陣列結(jié)構(gòu)化的石墨烯薄膜作為力學(xué)敏感材料,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)傳感器的結(jié)構(gòu)和制造工藝,制備出高性能力學(xué)傳感器,并采用一體化的信號(hào)采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)力學(xué)信號(hào)的快速采集與分析。其利用材料的界面壓阻效應(yīng),設(shè)計(jì)了一種基于石墨烯的柔性三維力觸覺傳感器。

傳感器總體結(jié)構(gòu)包括表面凸起層、壓阻層和柔性電極三個(gè)部分。已發(fā)表的論文顯示，其對(duì)界面電阻產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了分析,研究了傳感器三維力檢測(cè)原理，進(jìn)一步利用硅光刻技術(shù)、濕法刻蝕工藝、反拷鑄膜法和層層自組裝技術(shù)(Layer-By-Layer,LBL)制作了帶有石墨烯薄膜的壓阻層。

隨著智能機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展，柔性多維力觸覺傳感器的研制與開發(fā)已成為機(jī)器人皮膚的研究熱點(diǎn)之一。柔性觸覺傳感器是提高機(jī)器人智能化水平的重要部件，它應(yīng)當(dāng)具有近似人類皮膚的柔軟性、靈活性，能夠作用于不同粗糙程度以及不同表面形狀的載體，并快速準(zhǔn)確地完成對(duì)外界環(huán)境的信息感知與獲取任務(wù)。機(jī)器人具備智能觸覺感知能力對(duì)于確保其與外部環(huán)境之間交互的安全性和有效性至關(guān)重要。

因此，類皮膚柔性多維力觸覺傳感器的研究在仿生智能機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。在機(jī)器人高速發(fā)展的當(dāng)下，該項(xiàng)研究突破后商業(yè)化或許很快。

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