近日，機械與電子工程學院蘋果智能化生產團隊在《Nano Energy》上發表題為“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。機電學院博士研究生蘆明旸和孫林林副教授為共同第一作者，王金星教授、閆銀發教授和中國科學院唐偉研究員為共同通訊作者，我校為第一通訊單位。

力感知是機器人實現精準操作和交互的關鍵能力，尤其是在無損抓取非結構化物體時至關重要。在農業領域，尤其是機械化果蔬采摘任務中，機器人末端執行器施加的力過大則會損壞果實，而過小的力則會導致果實滑移或脫落。從而引發病菌感染、縮短鮮食果蔬的保鮮和存儲期、降低產品質量，影響經濟效益。傳統剛性傳感器在柔性末端執行器中的適應性較差，特別是在處理柔軟且易損傷的物體（如果蔬）的過程中無法實現高靈敏度且無損傷的力感知。柔性傳感器憑借其良好的適應性展現出顯著優勢，但其力學感知精度和機械性能仍待進一步提升。此外，現有傳感器通常依賴外部電源，限制了其在非結構化場景中的應用。

針對以上技術難題，研究團隊制備了一種基于摩擦納米發電機的柔性自驅動力感知傳感器（IG-TENG），并成功應用于新鮮果蔬的無損采摘。實驗結果表明，IG-TENG 具有卓越的可拉伸性、良好的電輸出性能以及長期工作穩定性。在0-20 N內表現出高靈敏度（3.53 V/N）、良好的線性度（R2= 0.989）以及對不同抓取位姿的良好適應性，力感知準確率高達 93.77%。此外，該傳感器憑借制造工藝簡單、可擴展，成本低、無污染和自供電等優勢，在柔性電子、智能機器人、農業采摘及可穿戴設備等領域展現出廣闊的應用前景。

圖1 基于摩擦納米發電機的柔性力感知傳感器

圖2 IG-TENG輸出性能測試

該研究得到了國家自然科學基金、山東省重點研發計劃項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110860

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波