多模态柔性传感器在可穿戴健康监测和机器人末端执行器感知中发挥着关键作用。然而，在单一器件中实现多种运动状态和多种物理信号的同步检测仍然是一项挑战。本文，北京航空航天大学罗斯达 教授等在《Journal of Materials Chemistry A》期刊发表名为”Laser-induced graphene-based corrugated bimodal sensor for strain and contact monitoring in wearables and intelligent robotics”的论文，研究提出了一种褶皱双模态传感器（CBS），用于应变和接触感知。该传感器通过一步激光诱导石墨烯（LIG）图案化工艺制备，应变单元与接触单元高度集成于同一聚酰亚胺（PI）薄膜上，实现了接触信号与应变信号的同步监测。
与PI薄膜本征有限的拉伸性不同，褶皱压阻石墨烯应变单元实现了机械柔性、高拉伸应变（10%）和高应变系数（GF = 3.01的优异组合，在拉伸和弯曲过程中表现出快速响应（389 ms）和优异的稳定性。摩擦电接触单元通过激光烧蚀微沟槽增强，最大输出电压达55 V，可进行材料识别，并提供约100 mm的接近感知，响应时间快至40 ms。值得注意的是，两个传感单元均具备压力监测能力，提供6.02 V kPa⁻¹的高压力灵敏度和0.7–83 kPa的宽检测范围。通过融合接近、接触和应变信号，CBS可穿戴于人体进行实时运动与接触分析以及生物机械能收集，助力健康状态评估；集成于机器人夹爪后，可赋予碰撞避障、抓取状态监测和物体识别等智能功能。该工作为需要多信息融合的新一代可穿戴设备和智能机器人提供了通用硬件平台。
图1. Schematic diagram and application cases of the CBS. (a) Schematic illustration of the CBS. (b) (i) Schematic of the CBS for human motion state detection. (b) (ii) Schematic of tactile detection using the CBS. (b) (iii) Conceptual diagram of human–robot interaction.
综上所述，本研究提出了一种基于激光诱导石墨烯的褶皱双模态传感器（CBS），通过一步LIG图案化工艺将褶皱压阻应变单元与增强型摩擦电接触单元高度集成于同一PI薄膜上，实现了应变与接触信号的同步监测。褶皱应变单元兼具10%的高拉伸应变和3.01的应变系数，响应时间389 ms；微沟槽增强的摩擦电接触单元输出电压达55 V，支持约100 mm的接近感知和材料识别，响应时间40 ms；双模态压力监测实现6.02 V kPa⁻¹的高灵敏度和0.7–83 kPa的宽检测范围。通过融合接近、接触和应变三种信号，CBS在可穿戴健康监测（实时运动分析、生物机械能收集、健康评估）和智能机器人（碰撞避障、抓取监测、物体识别）领域展现出强大的应用潜力。该工作为多信息融合的新一代可穿戴设备和智能机器人提供了简洁而高效的硬件平台。
文献：https://doi.org/10.1039/D6TA01923D
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