工程師模仿人的手來制造更好的傳感器

一個國際研究小組已經開發出能夠模仿人體運動動態過程的“電子皮膚”傳感器。賓夕法尼亞州州立大學多蘿西·奎格勒早期職業教授環歡“拉里”·鄭說，這項工作可以幫助重傷的人，例如士兵，重新獲得控制其動作的能力，并為智能機器人的發展做出貢獻。工程科學與力學。

程和與中國合作的研究人員在最近一期的納米能源雜志上發表了他們的研究。

程說：“人的手的皮膚令人驚嘆，這就是我們試圖模仿的。” “我們如何捕獲紋理和力量?進化了數年才能產生令人印象深刻的指尖靈敏度?我們正在嘗試重現這種生物和動態過程，以使物體的行為類似于人的手。”

雙模式傳感器可測量運動的幅度和負荷，例如揮動網球拍的力度以及速度，持續時間和方向。訣竅是使這種測量脫鉤，并了解各個參數如何相互影響。

例如，在球拍上輕柔地彈跳網球需要與向對手發球不同的輸入。當具有假肢的人需要區分處理雞蛋還是攜帶西瓜時，這些變量也會起作用。

程說：“我們可以應用這些傳感器來幫助人們捕捉壓力，彎曲等等的幅度。” “我們還可以在軟機器人上使用這些傳感器來操縱精致的物體，例如抓魚，甚至在災難中，它們可能需要爬入不規則的空間并移動碎屑。”

據Cheng說，該數據是由壓電和壓阻信號之間產生的協同作用提供的。壓電信號測量外力(例如壓力)以產生電荷，而壓阻信號則減小電流。雙模傳感器夾在中間，金字塔形微結構的兩個內部層彼此面對。微觀結構從壓阻層測量幅度和持續時間，從壓電層測量動態負載率和方向。這種協同效應可在較寬的壓力和頻率范圍內實現高靈敏度，這意味著研究人員可以精確地測量模仿特定動作所需的力量和靈活性。

“我們將最好的模型和傳感器中的最好的結合在一起，創造出新的東西，” Cheng說。