Artificial Tactile Perception for Object Recognition and Grab via Multifunctional Ionic Fiber‐Based Sensor System

摩擦电效应 材料科学 触觉传感器 触觉知觉 电容感应 感知 人工肌肉 纳米技术 人工智能 计算机科学 执行机构 复合材料 神经科学 机器人 操作系统 生物
作者
Yue Zhou,Xin Dai,Xin Shi,Liupeng Zhao,Tianshuang Wang,Fangmeng Liu,Yan Xu,Xiaoteng Jia,Peng Sun,Geyu Lu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (32) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/adfm.202504314
摘要

Abstract Human tactile perception involves the response of skin tactile receptors to external stimuli and the processing of this information by the central nervous system. However, pressure sensors based on a single sensing mechanism face challenges when applied as tactile biomimetic skins for simultaneous mechanical stimulus perception and object recognition. Here, it is propose that a multifunctional ionic fiber membrane, modified with 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium dicyandiamide ([EMIM][DCA]), can achieve high‐performance ionic capacitive sensing and triboelectric generation. [EMIM][DCA] is highly doped into thermoplastic polyurethanes through unique hydrogen bonds, resulting in a capacitive tactile sensor with ultra‐high sensitivity (184.3 kPa −1 ) and ultra‐low detection limit (1.9 Pa). Dicyandiamide ions introduce electron‐donating groups to the positive triboelectric layer, increasing the output performance of triboelectric nanogenerators (TENG) by 2.47 times, with excellent stability exceeding 20 000 cycles. By integrating these excellent tactile sensing and triboelectric properties, an intelligent glove is developed to capture subtle gripping motions and identify different materials. Expanding the array of TENG and integrating machine learning into an automated sorting gripper can further enhance the variety of recognized objects and improve material recognition accuracy to 99.17%. This strategy offers a more comprehensive approach to imparting artificial tactile perception to robots, demonstrating significant potential in human‐machine interaction.
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