机器人与人共处、相互协作成为现代生产和生活中的迫切需求,人-机-环境共融是新一代机器人系统的本质特征,机器人与人主动共享智能、协作完成任务是新一代机器人系统的基本要素。非结构化和非标准化动态环境下的人机共融作业,使共融机器人的智能化、自主化和人机共融交互的安全性、舒适性成为共融机器人研究领域的热点及难点问题。基于柔性电子制造技术的智能感知技术是实现机器人人机共融交互的核心技术之一,可以为共融机器人智能感知、自主控制提供有效、可靠的数据源,改善人机共融交互过程中的安全性与舒适性。本文选取共融机器人中的典型代表—可穿戴外骨骼机器人和协作型机器人—为研究和应用对象,重点研究面向共融机器人感认知的可穿戴、可表贴的单模态、多模态柔性传感器件设计与制造方法;探索跨尺度、跨性能材料的多制程工艺参数对柔性传感器件感知性能的影响规律;开展多维度、多参量感知与交互信息可视化和系统集成方法研究,主要研究成果如下:(1)本文基于共混法制造了一种基于碳纳米材料的压阻式敏感复合材料,提出了基于激光烧蚀的敏感复合材料表面修饰处理方法,有效改善了敏感复合材料的电阻稳定性,解决了共面条件下设计制造二维柔性传感器稳定信号传输接口的技术难题。面向柔性电子制造技术中的喷墨打印技术,本文探索了有颗粒型和无颗粒型的导电功能墨水打印性能与压电陶瓷喷头喷墨参数的关系,确定了以纳米银颗粒水溶液为主的功能墨水图案化柔性电极/电路。(2)面向共融机器人在步态检测方面的柔性传感技术需求与挑战,为提高目前可穿戴外骨骼机器人对人体运动意图认知能力,本文基于喷墨打印的柔性电路和探明的敏感复合材料制备工艺,构建了一套基于二维柔性传感单元的可穿戴柔性足底压力传感系统和基于下肢视觉图像信息的步态相位参考系统,根据Perry提出的步态周期的划分方法,使用k-Nearest Neighbor(k NN)机器学习算法对由视觉图像信息获取的关节角度数据和足底压力传感器获取的电阻数据进行步态相位划分。研究结果表明,可穿戴柔性足底压力传感系统获取的电阻数据集质量与有视觉图像信息获取的关节角度数据集质量相当,可穿戴柔性足底压力传感系统具有良好的感知稳定性和用户适应性。(3)面向共融机器人在人机安全交互方面的柔性传感技术需求与挑战,为解决目前协作型机器人传感技术单一、安全策略简单的问题,本文根据ISO/TS 15066协作型机器人安全规范,设置多级安全评估机制,研制了一种机器人柔性多模态感知系统,可以大幅提高人机安全协作水平。该机器人柔性多模态感知系统中的接近觉感知系统可以根据人机距离信息控制机器人运动速度;触觉感知系统的拱顶结构可以在操作者与机器人本体表面接触前进行分布式多点触觉感知,内部空腔结构提高传感器的灵敏度和对碰撞能量的缓冲吸收能力。