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- 高度靈敏的傳感器有望增強人的觸感
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/28
視覺輔助觸覺增強系統(tǒng)VATES用于精確的運動控制。超薄的高靈敏度基于裂縫的傳感器，信號采集電路和實時顯示系統(tǒng)用于實現(xiàn)微小變形的感應(yīng)。超薄傳感器超過了人類的皮膚敏感性，并且不會干擾人類皮膚的觸覺。實時顯示可用作輔助人的觸覺的補充。
人們依靠高度調(diào)節(jié)的觸覺來操縱物體，但是皮膚受傷和戴手套的簡單舉動都會削弱這種能力。例如，外科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)手套會降低其操縱軟組織的能力。宇航員還受到重型宇航服的阻礙，并發(fā)現(xiàn)戴著重型手套很難與設(shè)備一起工作。
在本周的《應(yīng)用物理評論》上，科學(xué)家報告了基于高靈敏度傳感器的新型觸覺增強系統(tǒng)的開發(fā)。該傳感器具有卓越的靈敏度，使佩戴者能夠檢測出羽毛的光筆，花瓣的觸感，落在手指上的水滴，甚至是太細(xì)小的電線都看不到。
該設(shè)備中使用的基于裂縫的傳感器的靈感來自蜘蛛的狹縫器官，這是其他研究人員首先提出的想法。外骨骼的這種裂縫模式使蜘蛛能夠發(fā)現(xiàn)微小的運動。同樣，基于裂紋的超薄應(yīng)變傳感器或UCSS使用在導(dǎo)電銀薄層中形成的裂紋。
UCSS由幾層涂有銀的柔性聚合物薄膜制成。整個系統(tǒng)被包裹起來并在彎曲的表面上拉伸，導(dǎo)致銀破裂，并產(chǎn)生導(dǎo)電的平行通道，并且對運動敏感。
研究人員發(fā)現(xiàn)，柔性薄膜和銀制的較薄層傳感器具有更高的靈敏度，而較厚的傳感器則具有較大的感測范圍。為了達(dá)到這兩種效果的平衡，具有15微米厚的聚合物層和37納米厚的銀層的UCSS 是最佳選擇。
研究人員還通過將一個或多個UCSS連接到信號采集單元和視覺讀取設(shè)備，設(shè)計了視覺輔助觸覺增強系統(tǒng)VATES。他們將UCSS附著在指尖或手背上的手套上，產(chǎn)生一種電子皮膚或電子皮膚。可以監(jiān)視微小的運動，其大小可以像人的脈動一樣。
研究人員建議，UCSS可以以多種方式使用：作為高度敏感的電子晶須，可用于繪制風(fēng)向圖；作為用于心跳和脈搏檢測的可穿戴傳感器；或作為假肢上的傳感器以增強觸感。
他們還展示了將其應(yīng)用于身體各個部位的用途。UCSS能夠檢測到由于微笑，皺眉和眨眼而引起的運動。
共同作者潘操鋒說：“這些結(jié)果證明了我們的超薄應(yīng)變傳感器在電子皮膚和人機(jī)界面中的廣泛應(yīng)用。”
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