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盲文識別難新型仿皮膚壓力傳感器來助力

2020-01-10 09:57:34來源：儀表網(wǎng)關(guān)鍵詞：盲文識別閱讀量：1551

導(dǎo)讀：眾所周知，相對于聽覺、視覺而言，人們天生的觸覺更加復(fù)雜，觸覺感官的模擬十分困難，這種感官“集成”了上千種感受器來追蹤不同類型的壓力以及感受溫度和位置變化的能力。特別是在現(xiàn)有的盲文識別方法中，盲文特征點(diǎn)的提取通常手工進(jìn)行，費(fèi)時費(fèi)力，無法保證提取特征的有效性，抗干擾能力較差，識別精度較低。

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】眾所周知，相對于聽覺、視覺而言，人們天生的觸覺更加復(fù)雜，觸覺感官的模擬十分困難，這種感官“集成”了上千種感受器來追蹤不同類型的壓力以及感受溫度和位置變化的能力。特別是在現(xiàn)有的盲文識別方法中，盲文特征點(diǎn)的提取通常手工進(jìn)行，費(fèi)時費(fèi)力，無法保證提取特征的有效性，抗干擾能力較差，識別精度較低。因此，開發(fā)一種高精度、實(shí)時、易于準(zhǔn)確獲知的盲文識別裝置具有重要意義。

　　在識別盲文的實(shí)驗(yàn)中，人造神經(jīng)根據(jù)突觸后的電流的峰值頻率的特征，就能識別對應(yīng)于盲文的每個像素?？蒲腥藛T以3*2像素的盲文字符作用于6個壓力傳感器，并與6個對應(yīng)環(huán)形振蕩器實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換，后通過N個突觸晶體管獲得突觸后的電流波以實(shí)現(xiàn)對盲文自負(fù)的識別。

　　傳感器就是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、存儲、顯示、控制、記錄及處理等要求。而新研發(fā)的新型仿皮膚式柔性壓力傳感器，是有中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王家成團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)盧紅亮和張衛(wèi)團(tuán)隊(duì)合作，它有希望實(shí)現(xiàn)盲文的智能識別。

　　據(jù)悉，研究人員表示新型仿皮膚式柔性壓力傳感器主要有三個部分組成，其分別對應(yīng)了人體皮膚的三個部分，即表皮、真皮和皮下組織。頂部基質(zhì)為荷葉棘突隨機(jī)高斯分布的力信號感知層，與表皮結(jié)構(gòu)形態(tài)相似。這種微結(jié)構(gòu)對于提高靈敏度、增大可監(jiān)測范圍、測量和識別弱力必不可少。中間導(dǎo)電填料為力信號處理層，由多層 Ti2C-MXene 膜組成，在外力加載和卸載下，多層 Ti2C-MXene 層間距壓縮和釋放。底部基板是力信號轉(zhuǎn)換層，其作用為將接收的力信號轉(zhuǎn)換為電信號。該傳感器靈敏度可達(dá) 507 kPa-1，顯著優(yōu)于報(bào)道的其他同類器件。

　　“隨著柔性電子技術(shù)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備、仿生電子皮膚等柔性智能傳感器件逐漸成為探索熱點(diǎn)。”上海硅酸鹽所—復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生趙學(xué)峰如是說。而在此之前，據(jù)報(bào)道，斯坦福大學(xué)鮑哲南教授、南開大學(xué)徐文濤教授等團(tuán)隊(duì)宣布聯(lián)合研發(fā)出一種人造感覺神經(jīng)，能夠以類似于生物神經(jīng)的方式發(fā)揮作用，感知觸摸過程并與其他神經(jīng)溝通，幫助人們提高觸覺的感官。

　　觸覺感受器由一組壓力傳感器組成，連接到一個作為人造神經(jīng)元的環(huán)形振蕩器上；一系列傳感器負(fù)責(zé)感知壓力信號，并由此產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化。之后，環(huán)形振蕩器會將電壓變化轉(zhuǎn)變成電脈沖；后，突觸晶體管將電脈沖輸出，從而形成完整的反射弧。而這一次的人造感覺系統(tǒng)能夠幫助人造皮膚實(shí)現(xiàn)更接近生物體的觸覺，該感覺系統(tǒng)已經(jīng)能夠感受方向、傳遞信息和識別盲文。

　　視覺障礙人群在生活中會有許多的不便，隨著科技的發(fā)展，小編在此希望，可以研發(fā)出更多更好的科技產(chǎn)品供他們使用，在一定程度上改善他們的不便。從上述可以看出，不論是新型仿皮膚還是人造感覺神經(jīng)都需要壓力傳感器來幫忙?？梢哉f是，傳感器對于提高科技生活的感知能力十分重要，后，希望科研人員可以早日研發(fā)出好的觸覺系統(tǒng)，幫助視覺障礙人群。

　　資料來源:中國科學(xué)報(bào)

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2020-11-03 11:44:04

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