效仿人体感觉、神经传递和适应性运动是在人机界面和先进仿生假肢领域开发智能机器人的一个具有挑战性的研究课题。虽然视觉识别方法已经能够有效地识别形状特征和纹理，但在识别内部软性特征方面存在困难，因此在微创手术、工业取拾和假肢康复等领域应用严重受限。

相比之下，基于柔性传感器的触觉感知技术在协助智能机器人实现组织识别、精细运动任务和交互意识方面具有独特优势。

仿人类皮肤构建多功能感知系统

柔性传感器是一种能够弯曲和适应物体形状的传感器，通常由具有特殊性质的材料制成，例如微/纳结构材料。这些材料对于物理刺激（例如压力、应变、磁场等）非常敏感，可以将这些刺激转换成电信号或其他形式的输出。

在触摸物体的软硬度识别方面，研究人员开始使用各种传感机制来开发柔性传感器。例如，压电传感机制利用压力引起的电荷分布变化来测量触摸的力度和位置，磁性传感机制通过测量磁场的变化来检测物体的变形和压力，而压阻传感机制则是利用电阻的变化来衡量触摸物体的压力。

然而，基于单一传感机制的测量策略存在一些问题。这些问题主要涉及到环境因素对传感器性能的干扰。例如，非线性摩擦是指当物体相对运动时，摩擦力不按线性关系变化，而是随着运动速度、接触面积等因素而变化。这种非线性摩擦会影响传感器对物体力度和位置的准确测量。另外，电干扰也可能影响传感器的准确性，因为外部电磁信号可能干扰传感器的电信号输出。

这些干扰因素可能导致基于单一传感机制的柔性传感器在感知和测量方面的准确性受到限制。为了克服这些限制，研究人员开始探索整合多种传感机制的方法。通过同时使用多种传感机制，传感器可以从不同的角度获得信息，从而更准确地感知和测量物体的软硬度特性。这种多功能传感器系统可以降低环境干扰的影响，提高感知和测量的可靠性。

当人们想要研究或处理软材料（例如豆腐、番茄等）时，通常需要一种方法来衡量它们的软硬程度。而研究团队提出了一种新颖的非侵入性测量方法，用于量化软材料的软硬程度，通过将压电和应变传感模块集成到一个仿生多功能传感系统中。

软感应器技术使感知更精细

人类皮肤中的感受器能够辨别各种机械刺激，包括快适应性（FA）感受器和慢适应性（SA）感受器。FA感受器对动态力产生反应，而SA感受器则能够检测静态压力。

近日，加拿大icon不列颠哥伦比亚icon大学（UBCicon）与本田研究所的科学家宣布了一项革命性的软感应器技术，这项技术仿效人类皮肤，使机器能够更精细地感知和应对外部力。这一创新的应用前景广泛，有望彻底改变机器与世界互动的方式，包括在假肢和机器人手臂上应用，从而实现更灵活的任务执行。

软感应器主要由硅橡胶制成，其特殊之处在于能够模仿人手皮肤对压力的褶皱和皱纹反应。这种特性使其能够感知外部力的方向和程度，与传统触摸屏有明显差异。感应器利用微弱电场感知物体，甚至可以在距离较远的位置感知物体。它不仅具有感知外力的能力，还能够与外界进行更加精细的互动，使机器在与人类互动时更加智能和适应。

本田公司icon，是该技术的重要合作伙伴之一，积极参与推动软感应器的发展。这一合作将加速技术的商业应用，并在未来的机器人技术中发挥重要作用。

这项软感应器技术代表了机器人技术领域的一项创新，有望提高机器人的互动性和适应性。然而，与人类皮肤相比，当前的技术仍有进一步改进的空间，以实现更高级别的机器人互动。这一技术的应用前景广泛，将为医疗保健、工业制造和其他领域带来更多创新和便利。它标志着机器人技术的不断进步，为科技领域的未来发展打开了新的可能性。

柔性传感器的那些应用

相对于刚性，印刷/柔性传感器提供多种好处，包括更低的重量，柔韧性/保形性，且印刷技术还能方便高通量连续生产因而潜在地降低制造成本。此外，印刷/柔性传感器可测量各种参数，并可用于新兴应用，包括工业物联网，可穿戴设备，汽车内饰和智能建筑。

混合压阻式和电容式传感器：您可能对电容式触摸传感器(例如在智能手机和平板电脑显示屏顶部发现的电容式触摸传感器)以及检测压力变化的压阻式传感器熟悉。而混合压阻式和电容式传感器指的便是将这两种功能结合在同一多层印刷膜中以形成的混合传感器。这样的传感器可以检测接近度和压力，从而使按钮在接触前变亮，但仅需用力按下即可操作。它们还可用于机器人抓爪中，以检测“手指”何时靠近物体并测量压力分布。

薄膜有机图像传感器：大多数图像传感器均由小的刚性硅片制成。但是，许多其他半导体(包括可印刷有机半导体)也可以用于检测光。这些传感器具有非常薄的优点，因为光吸收层仅几百纳米，并且在大面积上制造具有成本效益，从而使其可应用于诸如指纹识别的生物识别。此外，与硅不同，可以调节有机半导体的吸收光谱，包括进入NIR区域。

印刷pH传感器：目前，大多数测量pH的方法要么不准确/主观(通用试纸)，要么成本相对较高(带有参比电极的电子探针)。德国公司Accensors最近开发了一种用于打印pH传感器的方法，该方法可以通过仅打印一纳升的专有材料来制造出价格合理且简单的传感器。这些pH传感器通常会附带一个印刷温度传感器，以确保准确的读数(因为pH是温度的函数)。印刷的pH和温度传感器阵列已并入原型伤口监测贴片中。

通过RFID进行湿度感测：瑞典公司InviSense开发了一种可打印的薄膜传感器，可以检测水分。印刷的RFID天线线圈涂有吸湿材料。随着水分的吸收，与线圈相关的电容也会改变，从而改变其谐振频率。然后可以通过RFID读取器远程检测到。这种方法的主要优点是传感器的薄膜格式使其可以放置在浴室瓷砖后面，并且可以以非破坏性方式进行测试。

“电子鼻”：相对于声音，视觉和触觉，气味是尚未有效数字化的人类感觉之一。挑战之一是，气味由不同浓度比的多个气体分子组成。气体传感的“电子鼻”方法旨在通过使用功能不同的半导体阵列(例如碳纳米管)来解决这一难题。通过算法比较不同传感器区域上的电导率变化与参考数据，可以确定气体成分。

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