自然界中,电鳗不靠双眼视物,仅凭独特的电场感知能力,便能在浑浊水域精准锁定猎物、辨识环境。近日,电鳗这一“绝活”被成功解锁并转化成硬科技成果——西安电子科技大学副教授张维强团队研发的新型仿生非接触感知技术,既有电鳗般的敏锐,又摆脱了物理接触的束缚,精度高且对金属、塑料、液体等多种材质均可感知,为智能制造、人机交互和工业检测等领域带来了新的想象空间。
团队借鉴电鳗“建立电场—感知扰动—提取信息”的基本思想,在工程实现上利用经过电晕极化处理的含氟聚合物驻极体材料,构建了一款固态仿生静电场传感器。这块驻极体材料通俗理解为一颗微型的“静电电池”,在传感器周围形成一张看不见的“电场蜘蛛网”。当任何目标物体靠近时,其自身的导电性、介电特性和几何边界会改变局部电场分布,在传感器的接地背电极上产生可测量的电势调制信号,从而实现非接触感知。传感器的灵敏度极高,位置移动50微米就能产生约1伏特的电压变化,50微米大约是一根头发丝直径的一半。
基于这种敏锐的电场扰动感知能力,团队成功实现了对多种典型材料的非接触识别。在自动化回收、流水线分拣等场景中,机器可以“隔空”判断物品材质,实现智能分类——即便两个物体颜色相同、外观相似,只要材质不同,传感器就能“感觉”出它们的区别。团队还将手势识别与机械臂控制系统相结合,无需穿戴任何设备,只需在传感器前方做出简单的滑动、点击或抓取手势,机械臂就能准确执行相应动作。
新闻来源:西安新闻网


