近日，青島大學(xué)電子信息學(xué)院宿杰課題組聯(lián)合天津大學(xué)劉晶課題組在國際頂級(jí)期刊《Advanced Functional Materials》(中科院大類一區(qū)，影響因子：19.924)上發(fā)表題為“An Artificial Neuromuscular System for Bimodal Human–Machine Interaction”的研究論文。青島大學(xué)為第一完成單位，青島大學(xué)2021級(jí)碩士在職研究生耿孫迎越為論文第一作者，青島大學(xué)特聘教授宿杰、范雙青與天津大學(xué)“青年長江學(xué)者”劉晶為共同通訊作者。該項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、“111計(jì)劃”等項(xiàng)目的支持。

　　人機(jī)交互(HMI)——未來科技的關(guān)鍵技術(shù)，目標(biāo)是在計(jì)算機(jī)和用戶之間建立一個(gè)成功的交互。最初，HMI關(guān)注的主要對象是計(jì)算機(jī)，隨著科技的迅速發(fā)展，人們意識(shí)到HMI的研究關(guān)鍵在于人類與機(jī)器的“交互”。為了實(shí)現(xiàn)更高效高準(zhǔn)確率的人機(jī)交互，將人工神經(jīng)肌肉系統(tǒng)應(yīng)用于先進(jìn)的HMI系統(tǒng)，可以潛在地提高它們的感覺運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力和交互性。在本研究中，該團(tuán)隊(duì)提出了一種人工神經(jīng)肌肉系統(tǒng)，用于模擬神經(jīng)肌肉信息的感知、處理和操作。該系統(tǒng)由摩擦電納米發(fā)電機(jī)(TENG)、SnErOx神經(jīng)形態(tài)晶體管(SENT)和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。在接收到TENG信號(hào)后，經(jīng)過突觸性能優(yōu)化后的SENT可實(shí)現(xiàn)對肌肉多種行為的模擬，包括肌肉收縮、快/慢肌纖維轉(zhuǎn)化、非條件反射肌肉運(yùn)動(dòng)與條件反射肌肉運(yùn)動(dòng)等。此外，人工神經(jīng)肌肉系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對表面肌電信號(hào)和不同手勢的識(shí)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(jī)交互模式。這一研究不僅提出機(jī)械模擬神經(jīng)肌肉的新方法，也為開發(fā)具有多種交互模式的下一代智能電子產(chǎn)品提供了新的思路。