電子皮膚（E-skin）是實現(xiàn)靈巧手觸覺感知的關(guān)鍵技術(shù)，架起了人機交互與智能響應之間的橋梁更優美，其多功能感知各方面、決策與交互控制的高集成能力，是實現(xiàn)靈巧手類人操作的核心前提成效與經驗。然而適應性，現(xiàn)有電子皮膚普遍存在功能單一、制造工藝復雜稍有不慎、規(guī)闹匾饔?；a(chǎn)難等技術(shù)瓶頸，難以滿足醫(yī)療手術(shù)最為顯著、工業(yè)操控等領(lǐng)域?qū)Ω呔惹袑嵃蜒u度、自適應交互的嚴苛需求。

針對上述挑戰(zhàn)自行開發，國內(nèi)外研究者積極探索相關(guān)傳感機制與制造技術(shù)的融合創(chuàng)新進行部署。一方面，摩擦納米發(fā)電機因其自供能應用情況、高靈敏度和豐富信號等特征保護好，被廣泛用于構(gòu)建多功能觸覺傳感器；另一方面，3D 打印技術(shù)憑借其低成本特點、可定制化和大面積兼容性深刻變革，成為實現(xiàn)電子皮膚規(guī)模化制造的重要途徑和諧共生。盡管現(xiàn)階段已有部分工作嘗試將機器學習引入觸覺感知系統(tǒng)質生產力，解碼復雜信號并提升電子皮膚的識別精度。然而科技實力，如何將高性能傳感材料處理、可擴展制造工藝與人工智能算法深度融合，構(gòu)建集“感知-認知-控制"于一體的電子皮膚系統(tǒng)在此基礎上，仍是亟待突破的難題。

在此背景下前來體驗，深圳大學龔峰教授自主研發、李輝副教授聯(lián)合中山大學蔣樂倫教授等團隊，創(chuàng)新性提出界面限域同軸打印技術(shù)（ICCP）更加廣闊，成功開發(fā)出 AI 賦能全打印可拉伸摩擦電電子皮膚（TE-Skin）損耗。該研究通過“全區(qū)域集成 + 多功能協(xié)同 + 規(guī)模化制造"的一體化設(shè)計制造非常完善，實現(xiàn)電子皮膚在靈巧手指尖性能穩定、手掌、手背適配作用，兼具觸覺成像情況正常、材質(zhì)鑒別、用戶認證與手勢控制等多重功能技術特點。相關(guān)成果“An AI-Powered, All-Printed, Scalable, Stretchable Triboelectric E-Skin for Multifunctional Perception in Dexterous Hand"為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》提高鍛煉。

1. 一體化設(shè)計理念：突破功能集成與適配性限制

研究創(chuàng)新性提出界面限域同軸打印技術(shù)（ICCP），結(jié)構(gòu)上以190μm凝聚力量、11.25dpi實現(xiàn)超薄高密度傳感陣列的制造製高點項目，可實現(xiàn)雙重性能突破。一方面範圍和領域，全區(qū)域適配性能有所增加，使傳感器可無縫貼合在靈巧手的指尖、手掌更高要求、手背等部位越來越重要的位置；另一方面作為多模態(tài)傳感單元，傳感陣列支持同步軌跡識別學習、壓力映射等多元感知結構重塑。這種 “全區(qū)域覆蓋 - 多功能集成" 的設(shè)計理念，成功解決了傳統(tǒng)電子皮膚傳感單一應用優勢、適配性差的行業(yè)痛點（圖1）高質量發展。

2.創(chuàng)新制造工藝：界面壓縮輔助同軸打印技術(shù)（ICCP）

研究為實現(xiàn)電子皮膚的規(guī)模化影響力範圍、低成本制造大局，通過摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)（nanoArch® S140，精度：10μm）打印的定制化同軸打印噴頭與ICCP技術(shù)邁出了重要的一步，將傳統(tǒng)同軸打印的圓形纖維轉(zhuǎn)化為超薄帶狀結(jié)構(gòu)有序推進，厚度僅約為硬幣的 1/6。此外需求，該技術(shù)可在1小時內(nèi)快速制備出 220mm×220mm 的大面積電子皮膚堅定不移，解決規(guī)模化生產(chǎn)難題更讓我明白了；同時傳感陣列也能保持強機械穩(wěn)定性迎難而上，在承受拉伸、彎曲探索、扭轉(zhuǎn)等形變后堅持先行，依舊高性能輸出，為電子皮膚的工程化應用奠定核心基礎(chǔ)（圖2）滿意度。

3. 多功能感知能力：AI 驅(qū)動的高精度交互

TE-Skin 依托深度學習算法對摩擦電信號的精準解碼，實現(xiàn)在靈巧手上的四大核心功能突破：

（1）用戶認證：通過識別手指按壓的頻率主要抓手、力度體製、時長等特征，結(jié)合 ConvNeXt 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提供了遵循，用戶識別準確率超 95%參與水平，為靈巧手提供個性化安全管控；

（2）材料識別：指尖集成的傳感單元可捕捉不同材料的摩擦電信號特征服務效率，對織物明確相關要求、玻璃、塑料等 10 類常見材料的識別準確率達 95% 以上統籌發展；

（3）形狀與壓力感知：手掌區(qū)域的高分辨率傳感陣列可實時生成觸覺壓力分布圖深化涉外，精準還原不同形狀物體的輪廓特征；

（4）靈巧手運動控制：手背區(qū)域的功能分區(qū)設(shè)計可實現(xiàn)手指角度調(diào)節(jié)生產製造、抓取姿態(tài)控制等指令開展試點，支持網(wǎng)球、紙盒等不同物體的自適應抓取與搬運共同。

綜上推進一步，“安全認證-精準感知"的多維交互模式與“全流程閉環(huán)-復雜任務(wù)適配"的應用能力，共同推動柔性電子皮膚從實驗室走向?qū)嶋H工程應用（圖3）。

本研究創(chuàng)新性提出一種基于界面限域的同軸打印技術(shù)明確了方向，成功制備出兼具規(guī)模化制造與多功能感知的摩擦電電子皮膚勇探新路，為開發(fā)多功能傳感系統(tǒng)提供了具有吸引力的解決方案單產提升，使靈巧手能夠同時獲取人體和環(huán)境的觸覺信息。同時試驗， AI 與摩擦電傳感器的深度融合勞動精神，大幅提升了人機交互的精準度與安全性，為機器人領(lǐng)域的電子皮膚設(shè)計提供了具有前景的框架製度保障，為下一代精細操作和高精度人機交互場景提供技術(shù)支持預下達。

深圳大學龔峰教授、李輝副教授及中山大學蔣樂倫教授為該論文共同通訊作者進行部署，深圳大學碩士研究生陳趙丫為作者責任，寧波大學金育安教授、中山大學劉彬副教授保護好、深圳大學徐斌副教授、王蓓表現、李展達等為共同作者特點。該論文獲得國家自然科學基金、深圳市科技計劃項目等資助可能性更大。