未來(lái)，帶有先進(jìn)傳感器的軟機(jī)械手可以幫助診斷和護(hù)理患者，或者充當(dāng)更逼真的假肢。
但是，使用類(lèi)似人類(lèi)的傳感能力和靈巧性對(duì)軟機(jī)械手進(jìn)行編碼的一個(gè)障礙是壓力傳感器的可拉伸性。盡管壓力傳感器——機(jī)械手需要抓取和拿起物體，甚至從手腕獲取脈搏——已經(jīng)能夠彎曲或伸展，但它們的性能受到了這種運(yùn)動(dòng)的顯著影響。
芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院 (PME) 的研究人員找到了解決這個(gè)問(wèn)題的方法，并設(shè)計(jì)了一種新的壓力傳感器，該傳感器可以拉伸 50%，同時(shí)保持幾乎相同的傳感性能。它也足夠靈敏，可以感應(yīng)到一張小紙片的壓力，并且?guī)缀蹩梢运查g對(duì)壓力做出反應(yīng)。
研究人員將傳感器連接到一只柔軟的機(jī)器人手上，然后它能夠??使用它從人類(lèi)手腕獲取脈搏波形——每次脈搏中的動(dòng)態(tài)壓力模式。結(jié)果于 11 月 24 日發(fā)表在Science Advances 上，研究人員已經(jīng)為該技術(shù)申請(qǐng)了專(zhuān)利。
“這是第一個(gè)可以拉伸并仍然保持其高靈敏度和快速響應(yīng)速度的壓力傳感器，”Asst說(shuō)。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的王思紅教授。“它可能是研究界和醫(yī)療保健行業(yè)的重要技術(shù)。”
特殊的雙層設(shè)計(jì)
創(chuàng)建可用于軟機(jī)器人的壓力傳感器一直很困難，因?yàn)檐洐C(jī)器人的拉伸皮膚可能會(huì)給壓力傳感器帶來(lái)橫向應(yīng)變。這將另一個(gè)機(jī)械信號(hào)引入系統(tǒng)，使得很難將壓力和應(yīng)變分離為單獨(dú)的測(cè)量。
Wang 的研究生 Qi Su 領(lǐng)導(dǎo)了一種通過(guò)新型雙電層設(shè)計(jì)工作的傳感器的開(kāi)發(fā)。外層由有彈性的導(dǎo)電納米顆粒糊狀物和彈性體組成。里面站立著微小的微金字塔。當(dāng)壓力施加在傳感器上時(shí)，微錐體會(huì)輕微壓縮，與電極連接，從而發(fā)送有關(guān)壓力水平的信號(hào)。
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