我国研发新型柔性压力传感器 有望实现盲文智能识别

现有盲文识别方法中,盲文特征点的提取通常手工进行,费时费力,无法保证提取特征的有效性,识别精度较低,抗干扰能力较差。因此,开发一种高精度、实时、易于准确获知的盲文识别装置具有重要意义。

       近日,中国科学院上海硅酸盐研究所王家成团队与复旦大学卢红亮和张卫团队合作,成功研制出一种仿皮肤式柔性压力传感器,基于此传感器,有望实现盲文的智能识别。该研究成果论文已发表于《纳米能源》。

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  现有盲文识别方法中,盲文特征点的提取通常手工进行,费时费力,无法保证提取特征的有效性,识别精度较低,抗干扰能力较差。因此,开发一种高精度、实时、易于准确获知的盲文识别装置具有重要意义。

  该论文第一作者、上海硅酸盐所—复旦大学联合培养博士生赵学峰介绍,随着柔性电子技术的发展,可穿戴设备、仿生电子皮肤等柔性智能传感器件逐渐成为探索热点。作为下一代机器人的关键组成部分之一的灵活的类似皮肤的触觉传感器应具有在实际应用中(例如智能盲文识别)执行实时反馈、连续测量以及对弱目标信号进行量化的能力。在此,受人皮肤的启发,研究人员设计并制造了一种具有高灵敏度和线性度的新型柔性压阻式触觉传感器。

  此次研究人员研发出的传感器由三个主要部分组成,分别对应于人体皮肤的三个部分,即表皮、真皮和皮下组织。顶部基质为荷叶棘突随机高斯分布的力信号感知层,与表皮结构形态相似。这种微结构对于提高灵敏度、增大可监测范围、测量和识别弱力必不可少。中间导电填料为力信号处理层,由多层Ti2C-MXene膜组成,在外力加载和卸载下,多层Ti2C-MXene层间距压缩和释放。底部基板是力信号转换层,其作用为将接收的力信号转换为电信号。

  组装后的传感器表现出超高的灵敏度、超强的线性度、出色的循环稳定性以及毫秒级的快速响应速度。而且,先进的神经网络技术的发展使实现智能的类皮肤传感器成为可能。在这项研究中,这是首次通过这种具有随机决策算法的柔性皮肤状触觉传感器实现实时盲文有效智能识别,这项研究对于解决近年来受到高度关注的视障者甚至盲人的信息交流的社会和公共问题具有重要意义。

  “这将有助于推动可穿戴设备在机器人、智能生活及物联网等领域的快速发展。”论文通讯作者王家成表示,未来研究团队将进一步开展大面积、高灵敏、高分辨、自供能传感器件的研究应用,努力实现柔性传感器件的产业化、实用化。

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