人类手部皮肤包含具有不同功能的指纹和触觉感受器。指纹可用于身份验证和识别，而触觉感受器能够感知压力、滑动和接触等外部刺激。人造皮肤旨在模仿人类皮肤的功能，但其在集成身份识别和触觉感知方面仍面临挑战。
据麦姆斯咨询报道，近期，北京理工大学王晓毅教授、浙江大学韩东研究员团队提出一种利用柔性磁性薄膜的磁化特性实现触觉加密和多感官触觉解耦的方案，并将这两种功能集成在一个可穿戴磁环（MagRing）上。结合磁环与信号检测模块，研究人员验证了该技术在用户身份识别和触觉感知等人机交互（HCI）领域的应用潜力。相关研究成果以“Structural flexible magnetic films for biometric encryption and tactile interaction in wearable devices”为题发表在npj Flexible Electronics期刊上。
这项研究工作提出的方法是利用柔性磁性薄膜来集成生物信息加密和触觉感知，该方法利用磁化结构和磁性材料组合实现了两种功能：通过n × n偶极磁阵实现了6n×n隐形安全加密；利用多极磁体实现了不同位置的压力解耦和不同方向的滑动检测，滑动距离为0 ~ 2.5 mm，速度为5 ~ 25 mm/s。基于这些原理，研究人员将这两种功能集成到可穿戴磁环中，并设计了相应的信号模块进行演示。这种方法不仅能够增强信息安全，同时为人机交互和机器人技术提供了触觉感知解决方案。
图1 集成生物识别加密和触觉感知功能的可穿戴触觉系统示意图
图2 磁化模式与磁场特性
图3 磁性加密与解密方法
图4 触觉感知与和解耦
图5 生物识别加密和触觉感知集成装置的应用演示
研究人员表示，为了进一步提升这种生物识别加密和触觉感知集成装置的系统性能，未来的工作将聚焦于以下几方面：利用MEMS等先进的半导体技术使霍尔传感器实现更高精度、小型化、低功耗，以及更大的材料通用性和更灵活的应用场景适应性。此外，柔性磁性触觉传感器在检测微弱压力和非接触式感知方面表现出色，通过强化磁性薄膜、优化表面磁极排列，有望进一步提升其灵敏度和分辨率。
在应用拓展方面，研究人员计划进一步将磁性加密技术与触觉系统融合，将其应用拓展到其它可穿戴设备、智能假肢和机器人等领域。在机器人应用方面，这项技术可通过安全加密来控制设备访问权限，防止未经授权的触觉交互。此外，它还能应用于仿生患者机器人，辅助培训医务人员提升操作精度。总体而言，这项技术在信息安全、人机交互、机器人以及更广阔的领域都具有巨大的应用潜力。
论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41528-025-00391-x
延伸阅读：
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