近日，机械与电子工程学院苹果智能化生产团队在《Nano Energy》上发表题为“Self-Powered Flexible Force-Sensing Sensor Based on Triboelectric Nanogenerator: Practical Applications in Non-Destructive Harvesting of Fresh Fruits and Vegetables”的最新研究成果。机电学院博士研究生芦明旸和孙林林副教授为共同第一作者，王金星教授、闫银发教授和中国科学院唐伟研究员为共同通讯作者，开云足球(中国)官方网站为第一通讯单位。
力感知是机器人实现精准操作和交互的关键能力，尤其是在无损抓取非结构化物体时至关重要。在农业领域，尤其是机械化果蔬采摘任务中，机器人末端执行器施加的力过大则会损坏果实，而过小的力则会导致果实滑移或脱落。从而引发病菌感染、缩短鲜食果蔬的保鲜和存储期、降低产品质量，影响经济效益。传统刚性传感器在柔性末端执行器中的适应性较差，特别是在处理柔软且易损伤的物体（如果蔬）的过程中无法实现高灵敏度且无损伤的力感知。柔性传感器凭借其良好的适应性展现出显著优势，但其力学感知精度和机械性能仍待进一步提升。此外，现有传感器通常依赖外部电源，限制了其在非结构化场景中的应用。
针对以上技术难题，研究团队制备了一种基于摩擦纳米发电机的柔性自驱动力感知传感器（IG-TENG），并成功应用于新鲜果蔬的无损采摘。实验结果表明，IG-TENG 具有卓越的可拉伸性、良好的电输出性能以及长期工作稳定性。在0-20 N内表现出高灵敏度（3.53 V/N）、良好的线性度（R²= 0.989）以及对不同抓取位姿的良好适应性，力感知准确率高达 93.77%。此外，该传感器凭借制造工艺简单、可扩展，成本低、无污染和自供电等优势，在柔性电子、智能机器人、农业采摘及可穿戴设备等领域展现出广阔的应用前景。
图1 基于摩擦纳米发电机的柔性力感知传感器
图2 IG-TENG输出性能测试
该研究得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110860
编 辑：万 千
审 核：贾 波
