哈工大研发基于人类真实皮肤结构的传感器区域

近日，哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所赫晓东教授、 国教授团队的一种基于人类真实皮肤结构的“汗毛-皮肤”传感器研究成果，发表于美国化学协会《应用材料与界面杂志》（影响因子7.145）上。该项目受到国家自然科学基金等项目资助。

皮肤是人类最为重要的感知器官之一，科学家们一直致力于研发接近于人类皮肤的传感器，以使机器人可以像人类那样感知世界，例如抓取物体并感知滑动、感知气体流速、分辨物体软硬等。现有针对人工皮肤传感器的设计模型都是基于光滑皮肤，利用各种纳米单元或者结构实现高灵敏度的感应，但是在量程范围或结构耐用性上都存在不足。

哈尔滨工业大学智能人工皮肤传感器的汗毛部分采用钴基玻璃包覆磁性纤维，皮肤层采用人工硅胶；利用交变磁场激发磁性纤维产生的耦合磁场在外界应力下导致的变化来进行感应，传感器具备高灵敏度（可感知0.15毫牛重量的苍蝇），超大量程范围（0.15毫牛至25牛），可感知气体流速，具有可修复性，可通过按压来感知评估材料的硬度等性能；通过双频率交变磁场同时激发的检测方法可以实现对材质电磁性能的评估，可以在感知压力的同时分辨材料属性（区分磁性体、非磁性导体、绝缘体）。

目前，对于材料属性的评估绝大多数人工皮肤传感器并不具备。哈尔滨工业大学“汗毛-皮肤”传感器已初步应用于机械手夹持过程中摩擦力大小的判断，未来在机器人领域有潜在的应用前景。柔性器件领域知名学者、大阪府立大学教授竹井邦晴评论说：“‘汗毛-皮肤’传感器的检测量程令人印象深刻，其设计思路也是独一无二的。”