具有高时空分辨率的机器人感知系统用于纹理识别

南方科技大学郭传飞课题组研发了一种基于柔性滑觉传感的机器人触觉感知系统用于纹理识别。该传感器中，表面的指纹结构和传感器中的微结构层对传感性能起到关键作用。


团队采用摩方精密nanoArch®S130（精度：2μm）3D打印设备，实现了类指纹结构模板和分级微结构模板的高精度打印，并结合倒模技术制备了柔性PDMS人工指纹（周期：350 μm，高度：260μm）和具有分级微结构的离子凝胶（周期：200μm，高度: 55μm）。

这种应用需要传感器具备高灵敏和快响应的性能，以实现对微小的结构起伏（高度）和精细的结构间距产生响应。团队选择了低粘度离子凝胶，并结合分级离-电传感界面的设计，使滑觉传感器具有高灵敏度（519kPa-1）和超快的响应-弛豫速度（2.4ms），可同时检测静压和高达400 Hz的高频振动。此外，传感器能够探测出周期为15μm、高度为6μm的微小结构，展现出优异的空间分辨率。在400Hz的高频振动下，柔性滑觉传感器能够区分出0.02Hz的频率变化，频率分辨率达0.005%。这种非常高的时空分辨率使滑觉传感器能够准确区分具有紧密间距的微小表面特征，这对机器人在纹理识别方面具有重要意义。