澳大在仿生指尖触觉感知研究有新发现
澳门大学应用物理及材料工程研究院副教授周冰朴的研究团队设计出一种基于电磁感应的柔性触觉传感器，可模拟人类手指滑过表面时的“黏—滑”现象，对触觉反馈及软体机器人等新兴仿生器件的设计具有重要的指导意义。相关研究成果已于国际知名期刊《先进材料》刊登。
生活中，人类常常通过指尖扫描表面的动作，来感知表面粗糙度、黏附、润湿、摩擦等基本特性；其中，“黏—滑”行为扮演着重要的角色。该现象的原理在于手指滑过表面时，皮肤和表面之间的动、静摩擦力差异使皮肤产生周期性的切向形变及快速恢复，触觉神经则进一步将该动态过程编码为神经电信号传递给大脑。由于滑动过程中皮肤的形变与界面特性息息相关，大脑则可依据信号来判断“黏—滑”现象，从而实现对表面性质的感知。如何完整复刻指尖扫过表面时的剪切形变并转化为可识别的有效信息，目前仍是一大挑战。
为此，研究团队从电磁感应的原理出发，巧妙地设计一种“脊状”三明治柔性结构，可真实模拟指尖扫过表面时皮肤的切向变形及动态恢复过程。通过内嵌磁性软材料，该动态形变则可带来空间磁通量的快速改变，从而在柔性导电线圈中激发感应电流（脉冲信号）来实时反馈器件的形变状态。一方面，该研究模拟及重现了手指扫描过程中如压力、速度等参数对感知能力的影响；另一方面，研究团队亦系统地探索了“黏—滑”这一动态行为与粗糙程度、起伏结构、界面润湿等表面信息的内在联系。该柔性传感平台既有利于进一步深入了解日常生活中的“黏—滑”行为，亦对触觉反馈及软体机器人等新兴仿生器件的设计具有重要的指导意义。
是次研究的通讯作者为周冰朴，第一作者为澳大应用物理及材料工程研究院博士生方丹。研究由澳门特别行政区科学技术发展基金（档案编号：0057/2023/RIB2）、广东省科学技术厅（档案编号：2022A0505030024）和澳门大学（档案编号：MYRG-GRG2024-00090-IAPME）资助。全文可浏览：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202417867。
新闻来源：澳门大学应用物理及材料工程研究院
