编者按

近日，厦门大学电子科学与技术学院廖新勤/陈忠团队在新型触觉交互器件研究取得重要进展，相关成果以“In-Sensor Tactile Fusion and Logic for Accurate Intention Recognition”为题发表于国际期刊 Advanced Materials上。

研究背景

触控意图识别是人机交互发展的重要方向，触觉传感器是触控动作量化与交互意图识别的关键枢纽器件。其中，位置与压力信息是刻画触控行为的关键触觉特征。两者的协同才能全面且准确地传递用户的触控交互意图，对智能控制、运动监测、虚拟现实交互等具有重要调节与指导意义。然而，现有的阵列式触觉传感器往往涉及多种功能模块与控制电路的组合，造成了系统复杂性、软硬件冗余、感知特征离散化等问题。感知结构创新有望成为克服这些问题的有效策略。如何通过建立可控的结构-特征关系，诱导传感器内的触觉特征融合与解码，从而突破结构数据简化与高精度感知间的矛盾，是推动意图驱动的人机交互新形式发展的重要科学问题。

研究内容

在该工作中，研究团队提出了一种用于位置和压力识别的智能触觉传感器，通过传感器内触觉位置和压力特征信息的融合、微分与解码，实现了高效、高分辨率的触控意图识别与人机交互应用。其采用创新功能分层电拓扑结构，通过导电材料与异质柔性基底复合，实现了多种感知功能的协同，进而显著减少了不同功能单元间的异构连接与感知冗余数据。对类似融合感知结构进行了建模与分析，深入研究了特征融合感知模态间的协同-约束效应，指导传感性能与材料参数间的结构性能关系平衡最优化。该触觉传感器基于厘米级的器件加工设计工艺，能够实现数百微米级的精确位置分辨率和连续的触觉特征感知，减少了对微加工工艺的依赖。通过位置与压力信息的协同，研究团队探索了其用于高效的虚拟场景控制、触觉逻辑电路及双因素密码系统。进一步地，引入神经网络增强了对复杂动作的识别能力，实现了在智能交互场景的多级应用。

触觉传感器在加密系统和智能交互应用展示

研究相关

厦门大学为该文章的第一署名单位，该项研究工作是在陈忠教授与廖新勤副教授共同指导下完成，新加坡南洋理工大学郑元谨教授（卓越集成电路设计中心主任）和北京科技大学廖庆亮教授（长江学者特聘教授、院长）提供重要支持帮助，电子学院2022级博士生黄梓健为论文第一作者，于世凡、许奕晶、曹智诚等学生参与了该项目研究。研究工作得到了国家自然科学基金项目、福厦泉国家自主创新示范区合作项目、福建省自然科学基金、中央高校基本科研业务费和新金属材料国家重点实验室开放课题等资助。