浙江理工大学《ACS ANM》：激光诱导石墨烯应变传感器，用于唇读识别和人机交互

成果简介

唇读识别（LRR）因其在各种场景中的潜在应用而受到广泛关注，例如语言障碍者的通信，嘈杂或黑暗环境中的对话以及人机交互。然而，现有的基于计算机视觉的LRR技术存在电子摄像设备成本高、环境照明对识别精度产生负面影响等缺点。

本文，浙江理工大学Aiping Liu、浙江工业大学Huaping Wu、张文安教授等在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Laser-Induced Graphene Strain Sensor for Conformable Lip-Reading Recognition and Human–Machine Interaction”的论文，研究通过一种简单、高效、低成本的激光诱导碳化技术开发了一种基于石墨烯的柔性应变传感器，该技术涉及使用紫外激光烧蚀聚酰亚胺（PI）薄膜。传感器的图案条纹和多孔结构使其对弯曲和压制引起的变形具有敏感性。

精心设计的柔性应变传感器可以紧密附着在面部皮肤上，并记录各种嘴唇肌肉运动的高质量应变信号。与使用固定算法的预构建唇读数据库相比，采集的唇读信号的识别率超过90%，可实现无缝的人机交互和对机械手的精确控制。因此，基于柔性应变传感器的LRR方法显示出巨大的潜力，可以作为在可变环境中进行语音障碍通信和人机交互的有前途的平台。

图文导读

图1.用于LRR和HMI的LIG应变传感器

图2.LIG的形态和微观结构

图3.LIG应变传感器的传感性能

图4、通过LIG应变传感器进行唇读识别

图5.LRR的实施过程

图6.人机界面的实现方法.

小结

综上所述，采用紫外激光烧蚀PI薄膜，得到了精细设计的石墨烯应变传感器，该应变传感器具有弯曲和压制传感特性。LRR技术通过基于唇读命令控制操纵者的动作，即使在嘈杂的环境中，静音或遮蔽通信以及黑暗环境中的对话，也使HMI成为可能，展示了其作为传统语音和视觉识别方法的替代方案的潜力。

文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c00410