摘要：从介绍人类皮肤的触觉感知性能出发,全面综述了国际上多学科领域模拟人类皮肤的电子皮肤触觉传感器研究进展与关键技术;分析讨论了电子皮肤触觉传感器的工作原理、新型材料和结构、先进设计制作方法、触觉传感特性和性能指标等方面内容;重点总结了国内外近年来在电子皮肤阵列触觉传感器柔性化、弹性化、空间分辨率、灵敏度、快速响应、透明化、轻量化和多功能化等方面的研究进展.指出了电子皮肤触觉传感器的研究依然存在着难以兼顾高柔性和高弹性、高灵敏度电子皮肤设计制作工艺复杂,可扩展性差和成本高等技术难题.电子皮肤触觉传感器可广泛应用于机器人、医疗健康、航空航天、军事、智能制造和汽车安全等领域,正朝着高柔弹性、宽量程的高灵敏度、多功能、自愈合与自清洁、自供电与透明化等方向发展.

摘要：电子皮肤由于其具有优异的传感特性、力学性能和生物相容性,近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从电子皮肤材料选择和结构设计出发,综述了当前电子皮肤在医疗装备领域的应用现状,特别是不同功能可穿戴传感器的发展现状和虚拟现实下电子皮肤在医疗场景的应用。最后本文对电子皮肤在可穿戴器件和医疗装备领域所面临的挑战和应对策略展开讨论,旨在助力电子皮肤的进一步发展。

摘要：截肢表面和假肢接口之间的应力分布以及人体足底应力分布对医学研究有着极为重要的意义.为了测量截肢和足底界面应力,本文提出了用平板电容和PDMS超弹塑性材料制作用于电子皮肤的界面应力传感器的方法.对该传感器的测量范围、器件大小、材料选择、机械部分设计、电极耦合和器件制作等问题提出了解决方法.最后,制作出了能够测量0～220kPa正压力和0～70kPa剪切力的用于电子皮肤的界面应力传感器.从实验得到传感器在不同正压力和剪切力下输出电容的实验数据,利用实验数据给出了传感器对正压力和剪切力的响应函数和响应曲线.

摘要：皮肤是人体最大的器官,能够感受温度、湿度、压力以及外界复杂的刺激.通过电子系统(电子皮肤)重塑人体皮肤的属性是一个研究热点,在人工智能、机器人和人机界面等方面具有广泛的应用.为了模仿人体皮肤的触感,研究者采用不同传导机制和结构设计研发出具有柔性、可拉伸、高灵敏度和高分辨率等要求的传感阵列.高密度柔性电路集成技术、无线技术和自供电技术使得电子皮肤具有便携和可移动等特点.自愈合技术使得电子皮肤对于意外的划伤产生自愈合效果以弥补器件的功能.本文综述了近期国内外用于模仿皮肤感知和生成仿生信号能力的材料、设备,以及改善电子皮肤性能所采用的先进技术.

摘要：仿生电子皮肤触觉传感器是实现机器人智能化发展的先决条件,机器人等复杂的三维载体表面或活动关节部位接触压力感知的可延展的柔弹性电子皮肤高柔性、高弹性和灵活可调等适形性要求高且具有广阔的应用前景。由于常用的无机半导体材料和金属材料及其化合物断裂极限应变较低,难以满足可延展的柔弹性电子皮肤的要求,因此,具有可延展性的二维纳米膜、纳米带或一维纳米线等电极或互联导体得到广泛应用;基于力学屈曲的薄膜基板结构和纳米级导电元件的结构设计可有效改善无机材料的受力情况,明显提高材料整体的可拉伸性;采用纳米制造等新型技术制备的新型材料和结构一体化使得可延展的柔性电子皮肤的柔弹性显著提高。高柔弹性仿生电子皮肤触觉传感器可提高机器人的环境适应性,有利于机器人与人类之间建立起一种新型的人机共融模式。

摘要：由于良好的导电性、机械延展性、化学惰性和生物相容性等优势,金被广泛地应用于电子皮肤器件的开发.多种金材料,如蒸镀金(evaporated Au)、金纳米颗粒(AuNPs)、金纳米线(AuNWs)等,被大量开发和运用于高性能电子皮肤传感和集成器件的制备.本文从材料设计、制备方法和应用出发,重点介绍了热蒸镀金、金纳米颗粒和金纳米线在电子皮肤器件中的应用,最后讨论了金基电子皮肤器件的发展前景和挑战.

摘要：文章首先通过仿人体指纹脊状结构,基于改性多壁碳纳米管填充紫外固化胶制备导电复合材料,借助丝网印刷制作具有规则裂纹结构的柔性压力传感单元;然后通过仿生物体的神经元信息传输方式,设计基于异步编码的总线式电路结构;最后通过将所设计的电路系统结构与传感单元相结合,得到一种快速响应的超灵敏仿生压力电子皮肤。结果表明,通过引入仿生表皮结构,所设计的柔性压力传感单元具有高灵敏系数(1914.701)、快速响应(52 ms)和高稳定性的特点。基于异步编码设计的串行-并行信号传输模式可有效提升信息传输速度,显著提升电子皮肤信息感知的实时性,此外,仿神经元信号传输模式使得电子皮肤只要信息传输通道不受到破坏,仍能保留完整的传感功能。

摘要：皮肤是人类感知外界信息的重要器官,人类通过皮肤产生的触觉感来判定环境变化,从而做出相应的反应。该文以聚偏二氟乙烯(PVDF)为主材料,设计制备了液体芯PVDF压电纤维、电子皮肤柔性触觉传感器。为了测试该电子皮肤的触觉传感性能,实验以推力计施加压力,使压电纤维发生形变,则电荷改变。通过机器学习误差逆向传播(BP)神经网络算法、分类学习对数据训练,即可通过6根纤维的信号大小来判断压力的大小及位置。其中BP神经网络的回归分析图中回归系数(R)值为0.87,分类学习中接受者操作特征曲线(ROC)下的面积(AUC)为1。结果表明该电子皮肤灵敏度高,对于力的捕捉精确。

摘要：文章通过无纺布倒模制备具有类金字塔形微结构的电容式传感单元,基于码分多址传输方式设计并行采集的总线式编码电路结构;将电容式传感单元与所设计的编码电路结合,得到一种可扩展的高灵敏电容式压力电子皮肤。结果表明:基于无纺布倒模的电容式传感单元具有超高的灵敏系数(1.69253 kPa-1)、快速响应时间(65 ms)和高重复性(>1250次);基于码分多址的总线式采集电路结构可以极大地提高传感系统整体采集速率,在4×4采集电路规模下是行列扫描电路采集速度的16倍,显著提升了电子皮肤信息感知的实时性;基于码分多址采集模式的电子皮肤在一定的物理损伤下仍能保留完整的传输功能。该研究为推进智能机器人的实时精确触觉感知提供了一种新的解决思路。

摘要：电子皮肤(E-skin)是一种机器人触觉系统,它附着在机器表面,通过传感单元检测压力,使机器人像人一样感知周围环境。为了满足机器人对弯曲、挤压、扭转等形变的精确触觉感知,国内外学者在可靠的材料选择和新颖的结构设计上做了大量的创新性研究。本文综述了触觉传感器的分类和原理,通过对敏感材料的选择与调控以及新型敏感结构的设计来提高触觉传感器的柔性和灵敏度的研究进展,以及多维力检测和多功能性的研究进展。最后,指出了研究高灵敏度柔性电子皮肤可能面临的挑战和未来的发展方向。