康奈爾大學的研究人員利用廉價的LED和染料創(chuàng)造了一種光纖傳感器,最終制造出一種可拉伸的皮膚狀材料,能夠檢測變形,包括壓力、彎曲和應變。該傳感器可以參與實現(xiàn)軟性機器人系統(tǒng)應用,并可能助力增強現(xiàn)實技術,因為軟性可穿戴傳感器可以讓增強現(xiàn)實用戶感受到與現(xiàn)實世界類似的感覺。
該技術還有其他應用,研究人員目前正致力于將該技術商業(yè)化,用于物理治療和運動醫(yī)學。他們的工作建立在之前Rob Shepherd實驗室創(chuàng)建的可拉伸傳感器工作的基礎上。
早期的可拉伸傳感器技術出現(xiàn)于2016年,使用通過光波導和光電二極管發(fā)送的光來檢測光束強度的變化,以確定材料是否變形。對于新項目,研究人員Hedan Bai從基于二氧化硅的分布式光纖傳感器中獲得靈感,該傳感器能夠檢測微小的波長變化,以此來識別多種屬性,包括濕度、溫度和應變的變化。
然而,硅纖維與柔軟和可拉伸的電子產品不兼容,解決的辦法是制作一種用于多模態(tài)傳感的可拉伸光導(SLIMS)傳感器。這是內置一對聚氨酯彈性體芯子的管路,其中一個芯是透明的,另一個芯在多個位置填充了吸收染料,并連接到一個LED,每個芯都連接著一個紅綠藍傳感器芯片,能夠記錄光的光路的幾何變化。
雙核心設計增加了傳感器可用于檢測一系列變形的輸出數(shù)量,包括壓力、彎曲或伸長,它通過點亮作為空間編碼器的染料來指示變形。該技術與一個數(shù)學模型相配合,能夠將不同的變形解耦,并精確地確定它們的確切位置和幅度。這種傳感器可以使用分辨率較低的小型光電子器件工作,使其成本更低,更容易制造和集成到系統(tǒng)中。
這種傳感器還可以被整合到機器人的手部,例如VR/AR用戶的可穿戴手套中。
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原文標題:康奈爾大學研發(fā)可拉伸傳感器,助力軟性機器人和增強現(xiàn)實應用
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