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用于运动检测的高度可拉伸且自修复的应变传感器

用于运动检测的高度可拉伸且自修复的应变传感器
图片来源:Hang等。

应变传感器是可以将力,压力,张力和重量转换为电阻(即电容)变化的设备,然后可以进行测量。在过去的几年中,这些传感器已用于创建各种可检测周围环境运动的设备,包括机器人,健康监测设备和智能人机界面。

复旦大学,同济大学和中国科学院的研究人员最近开发了一种新型应变传感器,该传感器高度可拉伸,高效且对环境中与运动相关的变化敏感。该传感器发表在Elsevier的Nano Energy杂志上的一篇论文中提出,还具有自我修复功能,因为它是由离子导电聚聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶制成的,在撕裂或损坏时可以快速有效地自我修复。 。

研究人员在论文中写道:“离子导电PAAm水凝胶显示出优异的自修复性能,具有快速的电自修复速度(在1.8 s内)和高的自修复效率(99%)。“基于PAAm水凝胶的应变传感器具有出色的性能,具有较大的可拉伸性(> 900%),高灵敏度(最大应变系数为6.44),快速响应时间(〜150ms)和良好的循环耐久性(> 3000次循环)。”

研究人员制造的新型应变传感器可以实时监控各种人体运动。当与硅集成电路结合使用时,它可以通过蓝牙将其记录的数据直接传输到智能手机或其他智能设备。

因此,该传感器可用于监视和跟踪人体运动,这对于开发健康和健身跟踪设备特别有用。为了演示其无线运动检测功能,研究人员将其传感器之一连接到印刷电路板上,将其连接到人体关节上,然后用它来记录运动数据。

它记录的数据被转换成数字信号,该信号由Arduino Nano微控制器板控制,然后通过蓝牙传输到智能手机。这些数据最终出现在Kivy开发的应用程序中。

新的应变传感器还可以用于创建识别人类手势的技术。例如,研究人员制造了一种智能手套,该手套在每个手指上集成了五个传感器,以记录有关人的手部动作的信息。然后可以通过计算模型分析和解释该运动数据。

值得注意的是,研究人员创造的智能手套可以表达和识别美国手语(ASL)。这意味着可以使用它来使使用ASL的聋人与机器之间的互动更具吸引力。此外,通过在戴手套的同时执行所需的手势,智能手套可以用于无线控制机器人手。

研究人员开发的传感设备已经显示出了广泛的应用潜力,包括人机界面,交互式机器人,健康监测系统和健身追踪器。将来,它可以用于制造许多具有高级运动感应功能的新型智能设备。

本文为作者 黄凯 独立观点,并不代表 我是CIO 立场。

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