2025年2月,我院光电检测课题组,李丽君(教授,第一作者),杨帆(硕士生),马茜(讲师,通讯作者),徐天纵(博士),苏茂桐(硕士生),赵亚东(硕士生),刘晓蕾(博士生),在光学和光子学领域国际顶级期刊《Optica》上发表题为“Integrating an optical fiber sensor and artificial intelligence for enhanced tactile sensing in human-computer interaction”的研究论文。该研究提出单根传感光纤复合柔性结构,利用AI算法,实现了一种灵敏度高、响应速度快、高可靠性和适应性强等优点的新型柔性触觉传感智能皮肤,该结构在智能蒙皮、智能机器人、智能感知和人机交互等领域有着广泛的潜在应用价值。
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图1为该柔性传感器的设计原理图。研究团队受人体皮肤感受器的启发,提出了一种基于光纤传感技术的柔性传感器,传感器具备类似于人体皮肤的多维感测功能,能够模拟人体皮肤的感觉过程。当机械刺激施加到传感器表面时,被转换成光信号,该光信号经过处理和编码后,以光谱数据形式传输到预先设置的AI算法模型,算法模型对数据进行类似人脑的逻辑分析,并将分析结果提供给人机交互界面,用于决策和后续动作。
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图1 (a) 传感器的设计灵感(b)光纤结构示意图(c)仿生触觉感知系统
图2为基于该柔性传感结构实现的一种盲文键盘。当手指触摸按钮时,传感器迅速产生并保持信号,并将其作为响应信号传输到个人计算机。
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图2 (a) 盲文表示,(b) 智能盲文触摸交互的算法模型架构,(c) 智能盲文键盘示意,图 (d)数字识别混淆矩阵,(e) 智能盲文触摸界面
近年来,该课题组专注于智能光纤柔性传感器及系统的研究工作,多项研究成果已发表于Optics Express、IEEE Sensors Journal、Optics and Laser Technology等光学领域的权威期刊。
(马茜供稿;张玉萍审核)