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柔性傳感器在機器人增強的智能感知系統(tǒng)中進展 |
編輯: 來源:CAAI認知系統(tǒng)與信息處理專委會 時間:2023/6/16 |
感知是指外界刺激作用于感官時,大腦對外界的整體看法和理解,為我們對外界的感官信息進行組織和解釋。在認知科學中,也可看作一組程序,包括獲取信息、理解信息、篩選信息和組織信息。其中,信息獲取是實現(xiàn)感知過程重要且要的環(huán)節(jié)。人類和G等動物擁有豐富的感覺器官,可以通過視覺、聽覺、味覺、觸覺、嗅覺和直覺(第六感)感受外界刺激,獲取環(huán)境信息。受此啟發(fā),研究人員研制出一系列可媲美甚至超越人類感官能力的柔性傳感器。與傳統(tǒng)、笨重、剛性材料的電子器件不同,柔性傳感器表現(xiàn)出d特的柔韌性能、可拉伸性能和傳感性能,這些特性可以通過引入功能材料和創(chuàng)新結構得到進一步提升。柔性傳感器可以在動態(tài)和不規(guī)則表面上形成緊密附著,大大減少外界刺激的干擾,實現(xiàn)G保真、G精度的數(shù)據(jù)采集。 利用不斷發(fā)展的人工智能技術構建模仿人類感知過程的智能感知系統(tǒng),是實現(xiàn)真正智能化的有效途徑。智能感知不僅包括各種柔性傳感器獲取外界信息和數(shù)據(jù)的能力,還包括通過記憶、學習、判斷、推理等過程感知環(huán)境、材料種類和物體屬性的能力(圖1)。G性能柔性傳感器采集大量信息數(shù)據(jù),然后使用機器學習算法進行分析和處理。與傳統(tǒng)算法不同,機器學習是一類從數(shù)據(jù)中自動分析規(guī)律,并利用規(guī)律對未知數(shù)據(jù)進行預測的算法,并且它們在智能感知系統(tǒng)中往往具有更好的預測能力。
這篇綜述重點介紹了柔性傳感器及其智能感知系統(tǒng)的新研究進展。特別是,我們全方位回顧了構建柔性傳感器具代表性的功能材料和創(chuàng)新結構,并討論了基于不同環(huán)境信息的各種機器學習算法輔助智能感知系統(tǒng)。功能材料包括1D/2D/3D納米材料、導電聚合物、液態(tài)金屬、離子液體;創(chuàng)新結構包括單面、互鎖、3D多孔、裂紋、紡織、波浪/皺紋、蛇形線和剪紙結構;智能感知系統(tǒng)包括手勢感知、姿態(tài)感知、抓取物體感知、紋理感知、語音感知和材料感知(圖2)。后,詳細討論了柔性傳感器及其相應的智能感知系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)和未來機遇。由于此類研究仍處于起步階段,本文所涵蓋的工作主要來自近些年。然而,隨著該L域的不斷成熟,終會有足夠數(shù)量的技術迭代,以提供更全面的視角和演變時間表。
展望未來,盡管近年來在柔性傳感器和機器學習技術L域取得了長足進步,并且兩者交叉融合所構建的智能感知系統(tǒng)為人工智能下一階段的發(fā)展提供了新的機遇,但在單個L域或兩者的交叉點仍有許多挑戰(zhàn)需要解決
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