高度敏感的传感器在增强人体触觉方面显示出了潜力

时间:2020-02-20 18:16 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

高度敏感的传感器在增强人体触觉方面显示出了潜力

人们依靠高度协调的触觉来操作物体,但皮肤的损伤和戴手套的简单动作会削弱这种能力。例如,外科医生发现手套降低了他们操纵软组织的能力。宇航员也受到沉重的宇航服的阻碍,他们发现戴着沉重的手套很难操作设备。

在本周的《应用物理评论》中,科学家们报道了一种基于高灵敏度传感器的新触觉增强系统的开发。该传感器具有非凡的灵敏度,可以让佩戴者探测到羽毛的轻刷、花瓣的触摸、水滴落在手指上,甚至是看不见的电线。

这个装置中使用的基于裂缝的传感器的灵感来自于蜘蛛的狭缝器官,这个想法最初是由其他研究人员提出的。这种外骨骼上的裂缝模式使蜘蛛能够探测到微小的运动。以同样的方式,超薄的基于裂纹的应变传感器,或UCSS,使用在导电银薄层上形成的裂纹。

UCSS是由几层涂有银的柔性聚合物薄膜制成的。整个系统覆盖在一个弯曲的表面上,导致银产生裂纹,并产生平行的通道来导电,对运动非常敏感。

研究人员发现,柔性薄膜和银色薄膜的薄层都产生了灵敏度更高的传感器,而厚层的传感器则显示出更大的传感范围。为了达到这两种效果的平衡,具有15微米厚聚合物层和37纳米厚银层的UCSSs是最佳选择。

研究人员还设计了一个视觉辅助触觉增强系统,VATES,通过将一个或多个UCSSs连接到信号采集单元和视觉读出装置。他们将UCSSs附着在手套上,或者是指尖上,或者是手背上,制造出一种电子皮肤。微小的运动,如一个人的脉搏移动指尖,可以被监控。

研究人员认为,UCSSs可以有多种用途:作为高灵敏度的电子晶须,可以用来绘制风的流动模式;可穿戴传感器,用于心跳和脉搏检测;或者作为假肢上的传感器来增强触觉。

他们还演示了他们的使用时,适用于身体的各个部位。UCSSs能够通过微笑、皱眉和眨眼来检测运动。

合著者潘草峰说:“这些结果证明了我们的超薄应变传感器在电子皮肤和人机界面上的广泛应用。”

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