近期，振动、冲击、噪声研究所张文明教授团队在Applied Physics Reviews上发表综述“Vision-Based Tactile Sensing: From Performance Parameters To Device Design”，总结了近年来视触觉传感器（VBTS）从传感机制到应用场景的重大进展，梳理了性能参数指标和提升这些性能参数的硬件设计新策略，探讨了 VBTS 的传感能力与应用场景并展望了对 VBTS 未来的发展方向。论文第一作者是博士生辛宜航，通讯作者为胡开明副教授和张文明教授。
生物有机体通过感觉受体检测环境刺激，并将其转化为神经信号，以此构建对世界的认识。其中，触觉和视觉是人类及其他物种获取信息的重要来源。触觉在黑暗环境中能有效辨识物体，但在空间分辨率和检测范围方面存在局限性。而视觉则能提供丰富的高空间分辨率信息，却容易受到光照条件和复杂环境的影响。研究人员结合触觉和视觉这两种感官的优势，开发出了视触觉传感器（VBTS），实现了一种超越自然的人工触觉能力，展现出单凭任何一种感官都无法达成的卓越性能。视触觉传感器通过光学方法从图像中提取丰富的接触信息，能够实现高空间分辨率的触觉感知，且有抗电磁干扰，传感信息丰富，无需器件阵列等优点，已在各个领域得到广泛应用。
本综述梳理了视触觉传感器近年来的重大进展，重点关注其测量能力、性能参数、器件设计以及应用场景。其中性能参数不仅是评估视触觉传感器能力的基础，也是指导其设计和优化的关键准则。本文通过对性能参数概念的统一以及目前视触觉传感器性能指标的对比，帮助研究人员快速理解和比较不同的 VBTS，了解视触觉传感器的发展现状与测量能力。此外，本文对视触觉传感器的器件设计开展深入探讨，包括接触模块的材料和结构，照明模块和摄像模块的选择，以及数据处理方法等，分析现有的器件设计方式如何影响性能参数，为视触觉传感器的选择、设计、优化及实际应用提供科学指导。本文得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0249440
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