用于智能装配与健康监测的多功能柔性传感技术

在当今科技与工程应用中，柔性传感器因其卓越的柔韧性、延展性以及对机械刺激的准确感知，逐渐成为机器人触觉和健康医疗领域的关键技术。然而，随着对传感器性能要求的不断提高，仅仅基于压觉的单一触觉功能已无法满足应用的日益增长的需求。团队近几年专注于研究开发多功能和多模态的柔性传感器，致力于解决目前在传感器结构尺寸和功能方面的限制，以更好地满足柔性传感器的应用要求。我们的目标是推动柔性传感技术的创新，为机器人、医疗设备等领域的发展提供有力支持。

团队近年来专注于多功能柔性传感技术的开发，并努力推动该技术在机器人智能装配领域以及健康医疗领域的发展。

在智能装配领域，工业机器人与零件之间的对准操作及操作灵巧程度高度依赖于传感器件。本团队采用3D打印技术制备了一种接近-触觉双模传感阵列，可以帮助机器人感知零件的空间位置以及接触交互信息。对多维力信息的灵敏感知是工业机器人能够灵活地操纵零部件的关键。本团队提出了一种离电式柔性三轴力触觉传感器及其制备方法，可兼备法向力与切向力感知功能，并创新性的采用超电容电解质作为感知活性层，通过其离电效应提供的超高电容密度，大幅度提高了传感器的灵敏度，实现了对三维力信息的灵敏检测。在健康医疗领域，柔性传感器件由于其与表皮良好的贴合能力可用于实时健康监测。本团队公布了一种检测应变、温度及湿度的传感器件及其制备方法，利用可延展传感结构以及不同敏感材料的独立配置方式，实现对表皮温度、湿度以及应变信息的精确采集，并降低了传感器间的互耦串扰。

在上述研究基础上，本团队同时公布了几种无线传输柔性器件的制备方法，这类方法可拓展到上述多功能柔性触觉器件，为无线多功能柔性触觉器件的发展及成果转化提供理论和技术基础。

（1）柔性传感器技术。围绕传感器集成度、灵敏度和抗干扰性能的提升，以工程结构力学、材料科学、微电子学等学科相互交叉、渗透，团队提供了柔性传感器敏感理论、设计方法和检测应用等共性关键技术。

（2）传感器的多功能化。团队针对机器人触觉及健康医疗领域对柔性传感器件的多功能化需求，研究了一系列多功能感知如近觉-触觉、压力-剪切力、压力-温度-温度、湿度-应变的柔性传感器。

（3）微纳表征与测试技术。针对传感器动态服役条件下特性漂移的问题，以原位电镜（SEM 和TEM）为技术手段，解决了功能器件宏/微观尺度下的力、电、热耦合测试难题。

（4）传感器件的无线集成技术。与同类触觉传感器相比，本团队公布的柔性触觉传感器兼具多种感知功能和无线传输的优势，为柔性传感器件在物联网领域的应用提供技术支持。