电子信息技术

多功能的触觉感知是未来智能机器人关键技术之一。触觉在生物学中的定义是接触、滑动、压觉等刺激的总称。多数动物的触觉器官是遍布全身的皮肤。柔性触觉传感器可以模仿人类皮肤，能够把滑觉、触压等外界信息以电信号表示出来。触觉传感器作为外界环境信息获取终端在人机交互等方面具有极大优势，在机器人、医疗康复等领域都具有不可替代的作用。1. 该柔性可穿戴触觉传感器特点（1） 采用柔性敏感材料、电极材料等，整个传感器可以任意弯折和挤压。基于高分子聚合物材料等制作敏感材料，利用石墨烯、纺织物等制作电极，整个传感器及其阵列均具有良好的柔韧性，易于制成各种形状，可铺设在机器人、可穿戴设备上面，能够适应复杂形状表面上的触压感知环境。（2） 柔性触觉传感器是面传感，不是传统传感器的点传感。根据被测量区域特点，可以设计成多个传感单元的传感器阵列，可以实现复杂的信号感知，比如：物体的形状、力的方向、连续滑动监测等。（3） 综合利用多种电磁效应进行感知，传感器灵敏度、量程和稳定性等均比较优秀。根据检测目标的特性，新型柔性触觉传感器采用了摩擦起电、接触起电、静电、压电、磁致伸缩、霍尔效应等电磁效应，使得传感器能够实现静态、动态信号的测量，可满足人体静电、工频干扰等复杂环境的使用。2. 技术的新颖和独特性该柔性可穿戴触觉传感器采用了多种电磁效应。自主研发的敏感复合材料能兼具摩擦起电、压电等特性，可以实现运动、三维压力、滑动等的综合感知。所制作的传感器在实验室进行了充分测试和论证，能够有效识别触摸、气流吹动、水滴、物体软硬程度、滑动轨迹和速度、物体形状等，具有丰富的触觉感知能力，验证了这项技术具有良好的应用价值。该技术是近些年快速发展的新技术，国内外均处于实验室阶段，市场上没有成熟的产品，更没有形成规模化的商用品牌，是一个抢占市场先机的好时期。3. 主要技术参数不需要供电；量程不小于0-100kPa；灵敏度不小于2.31 kPa-1；工作温度范围不小于[-10,60]℃；可重复加载10万次以上。

全球触觉传感器市场在2019年是82.049亿美元，预计到2025年将超过160.838亿美元，预计在2020年至2025年期间以超过11.9%的速度快速增长，其中机器人、汽车、医疗领域的年增长率均在16%以上。电容式传感是占主导地位的类型，其2019年收入为52.83亿美元，预计将达到126.525 亿美元，复合年增长率为15.7%。全球汽车触觉传感器贡献了8.053亿美元的收入，预计将以更高的复合年增长率增长。随着机器人、物联网、可穿戴设备等技术的蓬勃发展，柔性可穿戴触觉传感器技术得到快速发展。除了能够在传统领域能够替代非柔性触觉传感器之外，还有很多新的应用领域受到重视，为人机交互带了新形式。比如：柔性触觉传感器可以取代大量传统遥控器或按钮的使用；为机器人敷设类皮肤的触觉感知系统；可穿戴人体健康监测系统和医疗诊断装置；机械手的柔性抓取等。这些都是传统触觉传感器难以实现，因此，柔性可穿戴触觉传感器具有非常庞大的应用市场。开发的柔性可穿戴触觉传感器将首先在新兴领域进行应用推广。在可穿戴电子消费设备、便携式健康监测设备和机器人等领域进行落地，通过传统设备升级改造等渠道进入市场，预计年销售额在5年内达到五千万元以上。