仿生传感器贴片问世 动动手指就能实现远程操控

　　近日，兰州化物所科研人员从蜘蛛捕食的智慧中获得灵感，研发出一款轻薄如皮肤、几乎感觉不到存在的传感器贴片，让人机交互变得前所未有的舒适与便捷。

　　在人工智能飞速发展的今天，人与机器的交互方式，正从简单的点击、滑动，向更自然、沉浸的“具身化人机交互”演进。柔性传感器，特别是用类似果冻的“水凝胶”制成的传感器，以其柔软、亲肤的特性，被视为实现这一梦想的关键。

　　然而，科学家们一直面临一个两难抉择：要想传感器精度高、信号准，就需要布置密密麻麻的传感器阵列，这严重限制了身体活动的自由度，长期佩戴让人不堪重负；但为了舒适而减少传感器数量，又会导致信息捕捉不全，精度大打折扣。因此，如何在“精准”和“舒适”之间实现平衡，是个巨大挑战。

　　兰州化物所润滑材料全国重点实验室功能润滑材料课题组与多家单位展开合作研究，巧妙地从自然界找到了解决方案。众所周知，蜘蛛并不需要满世界跑着去捕食，只需趴在精心编织的蛛网中，就能通过蛛丝传来的细微振动，精准感知猎物落网的位置和挣扎力度。

　　受此启发，研究团队设计了一款结构简单的“十字形”传感器贴片。贴片只需贴在手腕、手背等位置，它就能像蜘蛛感知蛛网振动一样，捕捉到人体关节的运动信息，即通过内部肌腱、筋膜传导到皮肤表面的复杂力学信号。通过一个点，就能感知多个维度的信息，实现“单点多维”感知。

　　为了实现这一精巧设计，背后的传感材料是核心。团队将一种特殊的化学反应与光固化3D打印技术创新结合，成功研制出一种新型水凝胶材料，它非常柔软，又具有良好的导电性。利用这种水凝胶组装的传感器贴片灵敏度极高，能感知万分之一的微小形变，响应速度快至14毫秒。无论是手指的轻微弯曲，还是肢体的大幅动作，都逃不过它敏锐的“感知”能力。由于不需要大量传感器覆盖，佩戴这种贴片时，你几乎感觉不到它的存在，真正实现了“低约束”穿戴，舒适性显著提升。

　　基于高性能传感器贴片，研究团队进一步搭建了一套完整的智能交互系统。该系统能以高达98.6%的准确率识别手势动作，即仅凭手势就可操控游戏角色完成复杂动作，以及利用手势远程操控机械臂，实现对物体的精准抓取和移动。该项成果为康复医疗、远程作业、虚拟现实等领域的发展带来了全新的可能性。