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可拉伸压力传感器可以带来更好的机器人和假肢

导读未来,带有先进传感器的软机械手可以帮助诊断和护理患者,或者充当更逼真的假肢。但是,使用类似人类的传感能力和灵巧性对软机械手进行编码...

未来,带有先进传感器的软机械手可以帮助诊断和护理患者,或者充当更逼真的假肢。

但是,使用类似人类的传感能力和灵巧性对软机械手进行编码的一个障碍是压力传感器的可拉伸性。尽管压力传感器——机械手需要抓取和拿起物体,甚至从手腕获取脉搏——已经能够弯曲或伸展,但它们的性能受到了这种运动的显着影响。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院 (PME) 的研究人员找到了解决这个问题的方法,并设计了一种新的压力传感器,该传感器可以拉伸 50%,同时保持几乎相同的传感性能。它也足够灵敏,可以感应到一张小纸片的压力,并且几乎可以瞬间对压力做出反应。

研究人员将传感器连接到一只柔软的机器人手上,然后它能够​​使用它从人类手腕获取脉搏波形——每次脉搏中的动态压力模式。结果于 11 月 24 日发表在Science Advances 上,研究人员已经为该技术申请了专利。

“这是第一个可以拉伸并仍然保持其高灵敏度和快速响应速度的压力传感器,”Asst说。领导这项研究的王思红教授。“它可能是研究界和医疗保健行业的重要技术。”

特殊的双层设计

创建可用于软机器人的压力传感器一直很困难,因为软机器人的拉伸皮肤可能会给压力传感器带来横向应变。这将另一个机械信号引入系统,使得很难将压力和应变分离为单独的测量。

Wang 的研究生 Qi Su 领导了一种通过新型双电层设计工作的传感器的开发。外层由有弹性的导电纳米颗粒糊状物和弹性体组成。里面站立着微小的微金字塔。当压力施加在传感器上时,微锥体会轻微压缩,与电极连接,从而发送有关压力水平的信号。

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