西安电子科技大学团队从电鳗捕食获得灵感 让机器学会“隔空摸物”

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 冯丽 通讯员 王格）在自然界中，电鳗能在浑浊水域里精准捕食，靠的不是眼睛而是一种“电场感知”的特殊能力。日前，西安电子科技大学空间科学与技术学院副教授张维强团队从这一生物现象中获得灵感，成功研发出一种新型的仿生非接触感知技术，为智能制造、人机交互和工业检测等领域带来了新的想象空间。

电鳗能够主动在身体周围建立一个电场，并通过感知外界物体对电场的扰动来判断环境。团队借鉴这一机制，在工程实现上利用经过电晕极化处理的含氟聚合物驻极体材料，构建了一款固态仿生静电场传感器。这块驻极体材料可以通俗地理解为一颗微型的“静电电池”。

张维强解释：“它经过‘充电’后能够长期保持电荷状态，在传感器周围形成一个相对稳定的准静态电场。你可以把它想象成在传感器周围布下了一张看不见的‘电场蜘蛛网’。”当任何目标物体——无论是金属、塑料、玻璃还是人的手——靠近这个区域时，其自身的导电性、介电特性和几何边界会改变局部电场分布，就像石子投入水面会引起波纹一样。这种变化会在传感器的接地背电极上产生可测量的电势调制信号，从而实现非接触感知。

传感器的灵敏度有多高？张维强给出了数据：“位置移动50微米就能产生约1伏特的电压变化。”50微米大约是一根头发丝直径的一半，这意味着传感器足以捕捉到极其轻柔的指尖划过。在超过一万次的接近—远离循环测试后，其信号响应依然保持稳定，未出现明显衰减。更重要的是，这套感知系统对各类材质具有广泛的适应性，对金属、聚合物、玻璃、木材等均可产生响应，通过分析这些独特的“电场扰动指纹”，就能获取目标信息。

基于这种敏锐的电场扰动感知能力，机器可以“隔空”实现智能分类——即便两个物体颜色相同、外观相似，只要材质不同，传感器就能“感觉”出它们的区别。团队还根据不同手势引起的不同电场扰动波形，成功实现从“手势输入”到“机械臂动作执行”的完整闭环。