智能傳感構(gòu)筑萬物互聯(lián)

隨著第四次工業(yè)革命的進(jìn)行，世界主要發(fā)達(dá)國家都在加緊推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實(shí)施“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，而智能制造也成為新一輪全球產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn)。

智能傳感器作為智能制造的重要技術(shù)基礎(chǔ)，在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)和人工智能等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，也是世界主要發(fā)達(dá)國家競相發(fā)展的技術(shù)。在北京地區(qū)廣受關(guān)注學(xué)術(shù)成果系列報(bào)告會（新能源新材料領(lǐng)域）上，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所的研究員潘曹峰表示：“智能傳感器是‘中國制造2025’的關(guān)鍵核心技術(shù)，也是亟待攻克的核心技術(shù)。”

智能傳感器的應(yīng)用前景

“智能傳感器有著廣泛的應(yīng)用，比如在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的核心就是智能傳感器。智能傳感器是獲取外界信息必要的基礎(chǔ)，離開了智能傳感器，物聯(lián)網(wǎng)就無法構(gòu)建。”潘曹峰表示。

隨著老齡化趨勢的加劇，傳統(tǒng)居家養(yǎng)老模式受到了強(qiáng)烈沖擊。如何看護(hù)、照顧老年人逐漸成為社會關(guān)注的重點(diǎn)問題，而服務(wù)型機(jī)器人或可在未來承擔(dān)起老年人的陪伴、看護(hù)等工作。潘曹峰表示：“這種服務(wù)型機(jī)器人的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)就是人工智能觸覺，只有具備了觸覺傳感，機(jī)器人才能掌握自己的力量，知輕重，不給人造成傷害。”

以多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置為代表的工業(yè)機(jī)器人如今被廣泛用于大型的工業(yè)制造，而如果能把智能傳感器裝置在工業(yè)機(jī)器人中，就可以大大提高工業(yè)制造的精度。

“其實(shí)很多所謂的‘卡脖子’技術(shù)，并不是科學(xué)原理的‘卡脖子’，而是技術(shù)上的‘卡脖子’，是整個工業(yè)體系加工精度和能力上的‘卡脖子’，所以我們需要在工業(yè)制造的每個領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)的提高，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化集成的提高。因此未來智能傳感器將在工業(yè)制造精度方面有著廣闊的發(fā)展空間。”潘曹峰說。

制備透明可拉伸觸覺傳感器

眾所周知，人體皮膚是一個敏感、柔性和復(fù)雜的感覺器官，有著非常高的分辨率。在每個皮膚空間上分布著2500多個皮膚觸覺傳感單元，而在每個觸覺傳感單元中，有著測壓力、測應(yīng)變、測溫度、測濕度的單元，可以實(shí)現(xiàn)多物理量、多功能性測量。

受人體皮膚的啟發(fā)，潘曹峰和團(tuán)隊(duì)研發(fā)制備了一種透明可拉伸觸覺傳感器，該器件兼顧了高透明度、高壓力敏感性、可拉伸性和多點(diǎn)觸控操作性能，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物機(jī)械能收集、觸覺感知等功能。

“我們做了一個10×10的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，同時(shí)構(gòu)筑了具有力、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、濕度、紫外光、接近7個物理量的可拉伸的處理傳感陣列。這個陣列可以同時(shí)監(jiān)測7個物理量，并且這7個傳感器對外界的7個物理變量有著非常高的選擇性。例如應(yīng)力傳感器只對外界的應(yīng)力有響應(yīng)，對溫度、濕度沒有響應(yīng)。這就是選擇性，傳感器的選擇性非常重要。此外，這個傳感器還具有多功能化、柔性化的特點(diǎn)。”潘曹峰說。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，透明可拉伸觸覺傳感器將具有廣闊的市場前景，在人機(jī)交互、自驅(qū)動機(jī)器人、柔性顯示屏和可穿戴電子設(shè)備中有著重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。

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