王中林院士团队，最新Nano Letters！

第一作者：Chengcheng Han

通讯作者：王中林、吴治峄

通讯单位：中科院北京纳米能源所，中国科学院大学

论文速览

随着机器触觉领域的发展，实现多维力感测变得越来越重要。本研究提出了一种3D柔性力传感器，该传感器由轴对称的半球形凸起和四个等大的四分之一圆电极组成。

通过模拟，发现当剪切力的大小保持不变且其方向在0−360°内变化时，可以通过四个电极之间的电压关系来表达力的大小和方向。实验结果显示，在0−90°范围内，该传感器能够达到15°的分辨率。

此外，我们将传感器安装在机器手上，使其能够感知触摸和抓取动作的力的大小和方向。基于此，设计的3D柔性触觉力传感器为多维力检测和应用提供了宝贵的见解。

图文导读

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图1：3D柔性触觉传感器的制备与响应。

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图2：触觉传感器的工作机理与模拟。

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图3：响应与恢复时间及实时数据图。

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图4：剪切力检测与分析。

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图5：机器手控制系统与触觉传感器反馈。

总结展望

本研究提出的基于单电极模式的三维柔性触觉传感器，通过模拟和实验验证了其在检测正压力和剪切力方面的性能。该传感器在0−10 N的正压力范围内显示出两个线性响应范围，并且在剪切力大小恒定时，通过四个电极之间的电压关系能够表示剪切力的大小和方向，剪切力检测的分辨率达到15°。

此外，将传感器集成到机器手表面，实现了对力的方向和强度的感知，展示了在人机交互应用中的潜力。该研究的亮点在于其高灵敏度、高分辨率以及在实际应用中的稳定性和可靠性，为未来机器人触觉传感技术的发展提供了新的方向。

文献信息

标题：Flexible Tactile Sensors for 3D Force Detection

期刊：Nano Letters