机械感知能力是机器实现通用人工智能的基础,传统机械感知器件功耗高、交互性弱,难以满足通用人工智能的需求。摩擦起电诱导的机械感知可将机械刺激直接转换为电和光信号,适用于发展新型机械感知器件,但存在感知稳定性差、激发应力阈值高、信号处理与识别能力不足等问题。本文以发展通用人工智能亟需的新型机械感知器件为目标,原位研究了摩擦起电过程的电荷动态行为,控制合成了微孔复合材料和高亮度摩擦发光材料,揭示了环境因素对摩擦电荷转移机制的影响规律和摩擦起电诱导电致发光的物理机制,设计构建了多种摩擦起电诱导的机械感知器件,研制出触控交互和智能触觉感知系统,实现了抗干扰动作识别、触摸交互控制和精准触觉识别。利用扫描探针显微镜对摩擦起电过程中电荷产生、积累、饱和、驻留和逸散的动态行为进行了原位研究。发现了摩擦起电初期电荷积累的现象,提出了通过预先施加循环应力直至摩擦电荷饱和的策略。揭示了温度变化对不同摩擦电荷转移机制中电荷逸散速度的影响规律,证明了离子转移型摩擦起电的热稳定性好。控制合成了石墨烯泡沫骨架微孔复合材料,研究了微孔结构尺寸对摩擦起电性能的影响规律,利用该复合材料与聚苯乙烯纳米球设计构建了摩擦起电诱导的抗干扰动作感知器件。微孔结构有效隔绝了环境中的水,解决了离子转移型摩擦起电湿稳定性差的问题,绝缘体-绝缘体摩擦对材料避免了传统摩擦对材料中电子转移型摩擦起电热稳定性差的问题,在温度15℃到60℃、湿度90%RH的环境下获得稳定传感特性。通过信号相关性对比,实现了对机器人不同动作的有效识别。合成了基于ZnS:Cu,Al的高亮度摩擦发光复合材料,系统研究了该材料的摩擦发电与发光特性,设计构建了将触摸刺激实时转换为电信号和可见光的交互感知器件。揭示了摩擦起电诱导电致发光的摩擦电光机制,实现了流体驱动发光的新现象。通过将摩擦诱导的交互感知器件与微控制单元集成,开发了触控交互感知系统,电信号用于对机器的控制,可见光为压力输入提供即时视觉反馈。实现了超过156种操作逻辑的触摸交互控制,展示了在人机交互领域的广阔应用前景。设计了精确响应高频机械刺激的指纹仿生结构,构建了摩擦起电诱导的触觉感知器件,利用摩擦起电和电位传感机制的有效复合,实现了动静态和高低频兼容的机械感知。通过将触觉感知器件与人工神经网络集成,研制出智能触觉感知系统,实现了对物体表面复杂纹理的有效识别,在盲摸麻将的演示中以84.41%的准确率大幅超越了人类对照组44.85%的准确率。