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【im体育】新型光学压力传感器赋予人造皮肤更好的触摸感

时间:2021-09-02
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本文摘要:据麦姆斯咨询报导,韩国科学家研发出有一种基于光照的新型压力传感器,它可以创立更加脆弱的人造皮肤,使机器人、可穿着人体血压监测仪和光学半透明的触摸屏及设备更佳的触碰感觉。

据麦姆斯咨询报导,韩国科学家研发出有一种基于光照的新型压力传感器,它可以创立更加脆弱的人造皮肤,使机器人、可穿着人体血压监测仪和光学半透明的触摸屏及设备更佳的触碰感觉。研究人员在光学学会(OSA)的期刊OpticsLetters上报告了这种新型压力传感器。该传感器通过分析映射在凝二甲基硅氧烷(PDMS,一种少见的有机硅)中的微小隧道的光量变化来检测压力。

研究人员回应,与之前的压力传感器比起,哪怕是十分严重的压力,这种灵活性、半透明的设备也能感应器到,而且容易再次发生故障,因此将嵌入式光学传感器穿越大面积区域也是不切实际的。韩国大田电子和电信研究所的SuntakPark说道:“有机硅片可以放到显示器面板上以落成触摸屏,或者可以作为人造皮肤层包覆在机器人表面,用作触觉交互。考虑到PDMS是一种十分著名的生物相容且有毒的材料,传感器片甚至可以应用于人体上或人体内部,例如,可用作人体血压监测。

”在诸如空气动力学和流体动力学等研究领域,测量曲面上的压力产于十分最重要。Park回应,该传感器可用作研究飞机、汽车和船舶表面的压力效应。

防止阻碍如今现有的压力传感器大多数都是基于电子器件的。例如,一般来说用于加速度计、流量计和气压传感器的压阻传感器,在受到机械突发事件时会转变其电阻大小。

而电子系统的问题在于它们可能会受到来自电源、附近仪器和电荷物体的电磁干扰。它们还所含金属成分,可以挡住光线转入并受到风化。“我们的传感器就会经常出现这些问题,因为传感装置映射在硅橡胶板中间。

”Park说道,“与电气方法比起,我们的光学方法更加限于于大面积的、外用电磁干扰和低视觉透明度的应用于。”利用光照感测压力文章结尾提及的装置的工作原理是通过准确排序的一对微管(即光子隧道结阵列)来测量光的流动。“压敏光子隧道结阵列由光导地下通道构成,外部压力不会转变通过它们传输的光的亮度。

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”Park说道,“这就类似于阀门或水龙头在分流节点上的工作方式。”这些管道或波导彼此平行映射在PDMS中。有一部分管道之间距离充足将近,就需要使通过第一管道(地下通道1)的光转入到第二地下通道(地下通道2)。

当施加压力时,PDMS被传输,就可以转变地下通道之间的间距,那么不会有更加多的光转入地下通道2。同时,压力的减少还不会引发PDMS中光线折射率的转变。

光线通过一端的光纤转入设备,由另一端的光电二极管搜集。随着压力的减少,地下通道1中的光线越来越少,更好的光线涌进到地下通道2中。

通过测量来自每条地下通道近端的光的亮度,研究人员可以知悉产生了多少压力。虽然早已研发出有了其他光学压力传感器,但这是第一个将传感结构映射到PDMS内的器件。

而嵌入式设备可以维护系统免遭侵犯。测试结果为了测试该装置,研究人员在传感器顶部摆放了一个“压力触点”并渐渐减少压力。在一个长度为5mm的传感器中映射50μm薄的PDMS板,研究人员在约40千帕(kPa)的压力下,测量出有光学功率的变化为140%。这个实验指出,该装置需要检测较低至1kPa的压力,与人类手指的敏感度大致相同。

而跳动之间的血压变化大约为5千帕,因此该装置几乎可用作人体血压监测。Park说道,我们必须采行几个步骤让传感器从实验室走进,应用于到实际设备上。一是研发一种更加非常简单的方式来相连将光线迁移和移入传感器的光纤。

在研发原型时,研究小组就用于了仪器校准工具,不过这对于大多数商业应用于来说过分便宜和耗时。如今有一种被称作尾纤的替代方法,电信公司用它来耦合系统中的光纤,应当不会让这个过程更容易一点。

此外,该小组还用于了一维传感器测试了他们的设备,而大多数应用于必须二维传感器阵列。该测试通过将一维薄片转动90度,再行将其摆放在另一个薄片上面,从而创立交叉阴影阵列来构建。传感器的尺寸和间距必须针对有所不同的应用于展开转变或优化。


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