本体感觉是指肌、腱、关节等运动器官本身在不同状态（运动或静止）时产生的感觉。例如，人在闭眼时通过本体感受器能感知身体各部的位置。外部感觉是由机体以外的客观刺激引起、反映外界事物个别属性的感觉，包括视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。例如，来自外界的压力、振动可以通过手指的皮肤（外部感受器）识别出来。周围感觉神经系统包括了本体感觉和外部感觉，其中外感受器和本体感受器常常彼此互补。例如，一个触摸动作的完成就需要先通过本体感受器知道各个关节的弯曲和运动状态，然后通过外部感受器知道什么时候触碰到物体，并且知道物体的相关物理特性。

  科研人员对仿生传感器进行了一些研究，以模仿外感受器或者本体感受器，这些感受器在状态监测和反馈控制的巨大潜力，特别是对于开发人工辅助设备（包括假肢和智能机器人等）具有重大意义。为了使人工辅助设备像人类一样有意识和智能，有必要开发人工周围感觉神经系统。构造不同的人工仿生传感器是实现这一目标的关键步骤，然而其发展仍远远不够，特别是这些人工传感器没有足够的性能，并且通常表现出较差的稳定性，需要经常维护。此外，为了使电子设备与人体兼容且稳定地融合、并适应和监测软体机器人的大变形，人工传感器迫切需要具有高的拉伸性。

  近日，中国与新加坡科研人员提出并证明可以使用同一种功能复合材料为人工周围感觉神经系统同时构建出两种不同类型的人工仿生传感器。研究人员基于跨尺度异质结构的设计方法，由碳纳米管，聚酯纤维和橡胶纤维制备出了这种功能复合材料。通过精巧的结构设计，不同的人工本体感受器（AP传感器）和人工外感受器（AE传感器）均具有出色的高拉伸性，取得了200％的拉伸应变量。此外，两种人工传感器都具有小于18毫秒的快速响应时间和超过10000次循环稳定检测能力。研究人员展示了该人工周围感觉神经器件在不同关节弯曲变化精确检测、虚拟钢琴音量调节、无线打字、娱乐交互等方面的应用。这项工作提出了制造不同类型人工仿生传感器的新颖设计思想，为智能假体和超柔软体机器人的发展奠定了重要的基础。

图1. 不同类型人工感受器的生物学灵感与设计思路

图2.纤维型功能复合材料表征与人工本体感受器的性能

图3. 人工外感受器性能特征与应用示意图

图4.集成化的人工周围感觉神经系统与柔性电路结合应用

  相关研究成果以An artificial peripheral neural system based on highly stretchable and integrated multifunctional sensors为题发表在国际顶尖期刊Advanced Functional Materials上（影响因子16.836，中科院一区TOP）。研究人员包括新加坡南洋理工大学Yuanjin Zheng(郑元谨)教授、新加坡国立大学Aaron Voon-Yew Thean教授，北京理工大学Yongtian Wang(王涌天)教授等。

  该工作文章链接与相关视频：https://doi.org/10.1002/adfm.202101107

  前期相关研究工作链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105548（Nano Energy， IF：16.602，中科院一区TOP）A highly stretchable and deformation-insensitive bionic electronic exteroceptive neural sensor for human-machine interfaces

  前期相关研究工作链接：https://doi.org/10.1038/s41467-019-14214-x（Nature Communications，IF：12.121，中科院一区TOP）A bioinspired analogous nerve towards artificial intelligence

  下载：An Artificial Peripheral Neural System Based on Highly Stretchable and Integrated Multifunctional Sensors

    A highly stretchable and deformation-insensitive bionic electronic exteroceptive neural sensor for human-machine interfaces

    A bioinspired analogous nerve towards artificial intelligence