在过去的几十年里，人机界面（HMI）在通信、教育和制造领域取得了巨大的进展。然而，由于信号采集设备的限制，与残疾人通信辅助应用相关的HMI的研究进展缓慢。

近日，重庆大学Xiaojing Mu，Xianming He，Hengyu Guo报道了受青蛙鸣叫行为的启发，开发了一种基于摩擦电纳米发电机TENG的仿生超灵敏自供电机电（BTUSE）传感器，用于将咬肌的实时微动转换为人机界面（HMI）的控制命令。

文章要点

1）研究人员观察到，当一只雄性青蛙叫时，肌肉控制的宽嘴会轻微收缩（微动），挤压出来的气流推动着青蛙的外部声囊经历显著的变形。然后，通过与周期形变共振来提高声音的和谐性。

2）研究人员通过模仿青蛙的口腔和声囊结构，利用柔性PDMS弹性体制作出感应膜和可变形振动膜，将咬肌的微小波动放大为振动膜的显著运动。然后将TENG技术巧妙地融入到仿生结构中，从而将膜振动转换为电信号。通过使用材料改性技术使摩擦电层的表面电荷密度最大化，信号强度进一步增强。结果，传感器的输出信号强度比表面肌电信号高206倍。

3）基于BTUSE传感器的高性能，研究人员将莫尔斯电码作为通信协议引入到HMI应用中，成功开发了一种适合残疾人使用的身份认证系统和免提打字通信系统。此外，通过机器学习算法提高了用户体验和通信效率。

这项工作主要从新型传感机制和人机界面应用的角度对仿生传感器进行了详细的研究。这些发现不仅为传统的表面肌电信号技术提供了一种替代方法，而且使表面肌电信号技术与仿生学之间的跨学科交叉融合成为可能。

参考文献

Hong Zhou, et al, Bionic Ultra-Sensitive Self-Powered Electromechanical Sensor for Muscle-Triggered Communication Application, Adv. Sci. 2021

DOI: 10.1002/advs.202101020

https://doi.org/10.1002/advs.202101020