基于稀疏电极TENG与深度学习解码的柔性超分辨率触觉感知系统

《Nano Energy》：A Flexible Super-Resolution Tactile Sensing System Based on Sparse-Electrode TENG and Deep-Learning Decoding

　　这是一篇关于**四通道稀疏电极摩擦纳米发电机（TENG）超分辨率触觉感知系统**的学术论文。下面是主要内容概要：## 主要成果| 指标 | 结果 ||---|---|| 接触角度分辨 | 24 个角度（准确率 99.6%）|| 接触位置分辨 | 81 个位置（准确率 97.5%，RMSE: 0.3816 cm）|| 耐久循环 | 8000 次循环后输出保持稳定 || 环境耐受 | 水、油、高腐蚀性饱和盐水条件下均可稳定工作 |## 研究背景与动机随着人工智能快速发展，智能机器人正被部署到真实工作环境中。为满足类人机器人和工业协作机器人在**精密装配、安全交互、柔顺抓取**等场景下的需求，柔性触觉电子皮肤成为获取接触位置、压力分布和运动信息的核心手段。然而工业人机协作触觉感知存在一个长期难题难以同时解决：- 触觉传感器往往硬件结构复杂、部署成本高，阻碍大规模应用；- 传统简单触觉传感器受限于物理电极数量，空间分辨率不足，无法满足精细人机交互需求。## 技术方案论文提出基于 TENG 的**柔性超分辨率触觉感知系统**，通过**稀疏电极架构**与**基于深度学习的解码**协同设计，以低通道数（4 通道）实现细粒度触觉感知。- 重叠的弹性体感受野可编码接触方向与位置；- 系统中还展示了轨迹可视化与机器人手部控制。## 制备工艺（柔性摩擦电层）- 使用铂固化硅橡胶（Ecoflex 00-30，Smooth-On）；- A、B 两组分按 1:1 质量比混合，室温即可固化；- 用 Blender 软件建立模具三维模型（包含内模与外模），两部分装配后形成密封浇注腔。## 作者贡献（CRediT）- **吴永辉 (Yonghui Wu)**：概念构思、方法论、正式分析、验证、监督、撰写审阅- **郑海武 (Haiwu Zheng)**：概念构思、方法论、正式分析、资金获取、项目主管、监督、撰写审阅- **梁柳洋 / 宋宇诗 / 王军志 / 张旭**：数据分析与数据整理- **谭伊雯 (Yiwen Tan)**：初稿撰写、可视化、方法论、调查研究> 谭伊雯简介：河南大学物理与电子学院硕士研究生，研究方向主要基于摩擦纳米发电机的柔性触觉感知与人机交互。## 资助与声明- 国家自然科学基