基于压电多孔PVDF纳米球的电子皮肤开发，用于机器人感知

电子皮肤在机器人感知中的应用研究。通过三元相图调控水含量，采用热力学溶液聚合法制备多孔PVDF纳米球，有限元模拟证实其压电输出电压比致密结构提高40%，并成功集成电路实现机械手抓取控制。

　　

随着机器人技术和人机交互的快速发展，电子皮肤（e-skins）在机器人领域展现出了巨大的潜力。特别是，压电传感器这一新兴领域的发展为柔性电子皮肤的实现提供了可能。本文报道了一种基于压电多孔聚偏二氟乙烯（PVDF）纳米球的新型电子皮肤，用于机器人的感知功能。我们采用了一种基于聚合物溶液热力学的巧妙方法，在PVDF纳米球中引入了多孔结构。通过向PVDF/water/二甲亚酰胺（DMF）三元相图中选取的特定水量中添加水分，成功合成了多孔PVDF纳米球。压电测量结果以及有限元方法（FEM）的模拟表明，与致密纳米球相比，多孔纳米球能够产生更高的输出电压。这种由多孔PVDF纳米球制成的电子皮肤具有薄、柔韧且耐用的特点，同时能够有效识别手指的按压动作。在最后阶段，当该电子皮肤与电子电路和微控制器集成后，成功实现了对机器人手部抓取动作的控制。由此可见，所提出的电子皮肤在未来的机器人技术和人机交互应用中具有巨大的潜力。