近日,我院宿杰課題組聯合天津大學劉晶課題組在國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》(中科院大類一區,影響因子:19.924)上發表題為“An Artificial Neuromuscular System for Bimodal Human–Machine Interaction”的研究論文(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202302345)。青島大學為第一完成單位,青島大學2021級碩士研究生耿孫迎越為論文第一作者,青島大學特聘教授宿杰、范雙青與天津大學“青年長江學者”劉晶教授為共同通訊作者。該項目得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、“111計劃”等項目的支持。

人機交互(HMI)——未來科技的關鍵技術,目標是在計算機和用戶之間建立一個成功的交互。最初,HMI關注的主要對象是計算機,隨著科技的迅速發展,人們意識到HMI的研究關鍵在于人類與機器的“交互”。為了實現更高效高準確率的人機交互,將人工神經肌肉系統應用于先進的HMI系統,可以潛在地提高它們的感覺運動協調能力和交互性。在本研究中,該團隊提出了一種人工神經肌肉系統,用于模擬神經肌肉信息的感知、處理和操作。該系統由摩擦電納米發電機(TENG)、SnErOx神經形態晶體管(SENT)和信號轉換系統組成。在接收到TENG信號后,經過突觸性能優化后的SENT可實現對肌肉多種行為的模擬,包括肌肉收縮、快/慢肌纖維轉化、非條件反射肌肉運動與條件反射肌肉運動等。此外,人工神經肌肉系統還實現了對表面肌電信號和不同手勢的識別,基于這一功能,本研究最終完成了接觸模式和非接觸模式兩種人機交互模式。這一研究不僅提出機械模擬神經肌肉的新方法,也為開發具有多種交互模式的下一代智能電子產品提供了新的思路。(宿杰)