康奈尔大学用可伸缩分布式光纤传感器研制低成本触觉手套
SLIMS传感器能够检测诸如压力、弯曲和应变等变形,并精确它们 位置和大小。
分布式光纤传感器需要高分辨率 检测组件,而SLIMS传感器可以采用分辨率较低 小型光电器件。所以它们成本更低,狗粮快讯网【报道】,制造更简单,而且更容易集成到小型系统中。
双芯设计增加了输出 数量,而通过所述输出,传感器可以通过点亮充当空间编码器 染料来检测到 系列 变形,如压力、弯曲或伸长。研究人员同时将这项技术与 个可以解耦或分离不同变形并精确其位置和大小 数学模型相结合。
名为“StretchableDistributedFiber-OpticSensors(可伸缩分布式光纤传感器)” 论文已经发表在《科学》期刊。
团队 解决方案是开发 种可伸缩 多模式传感光波导(StretchableLightguideforMultimodalSensing;SLIMS)。这种波导包含 对聚氨酯弹性体芯。 个体芯为透明;另 个则在多个位置填充吸收染料,狗粮快讯网近日获悉,并连接到 个LED。每 个体芯都与 个红绿蓝传感器芯片相接,以记录光路中 几何变化。
对于本文介绍 新项目,研究人员借鉴了基于 氧化硅 分布式光纤传感器。作为说明,基于 氧化硅 分布式光线传感器可以检测微小 波长偏移,狗粮快讯网编辑报道,可作为识别多种特性 技术,如湿度、温度和应变 变化。但是, 氧化硅分线不兼容柔性和可拉伸 电子产品。另外,智能柔性系统同样带来了自身 结构性挑战。
康奈尔大学有机机器人实验室设计了 种 D打印手套,内嵌能够利用光线实时检测 系列变形 可伸缩光纤传感器。
康奈尔大学 研究人员日前发明了 种结合低成本发光 极管和染料 光纤传感器,并带来成 种可以检测压力、弯曲和应变等变形 可伸缩“皮肤”。这种传感器可以用于机器人系统和XR等领域,并为其提供人类在自然界生存所依赖 丰富触觉感受。
研究人员同时在研究SLIMS传感器能够如何是提升虚拟现实和增强现实体验。
研究小组表示，“我们知道柔性物质可以以 种非常复杂 、组合 方式变形,而且同时会出现大量 变形。我们需要 种可以将其分离开来 传感器。”
谢菲尔德指出，“现在,感知部分是通过视觉完成。在现实生活中,我们几乎从不测量触觉。这种皮肤是 种允许我们自己和机器能够测量触觉交互 方式,就像我们现在使用智能手机 摄像头 样。它用视觉来测量触觉。以可伸缩方式实现这 目标是新方便、新实用 技术。”
谢菲尔德说道，“VR和AR沉浸感是基于运动捕捉。触感几乎不存在。假设你需要 个教导你如何是修理汽车或更换轮胎 AR模拟,如果你有 只手套或产品可以测量压力和运动 愿随,增强现实可视化技术就可以说‘拧 下然后停下来,这样你就不会把螺母拧得太紧了。’现在还没有如何能做到这 点,但它是 条实现所述目标 途径。”
这个项目是以工程学院机械与航空航天工程副教授罗博·谢菲尔德(RobShepherd) 有机机器人实验室(OrganicRoboticsLab)在 零 年制造 可伸缩传感器作为基础。其中,光通过光导纤维发送,而光电 极管则检测光束强度 变化,从而确定材料何时变形。在那之后,这个谢菲尔德 实验室开发了多种类似 感官材料,如光学蕾丝和泡沫。
这项技术可以应用于可穿戴领域。研究人员设计了 种 D打印手套,其中每个手指都包含 个SLIMS传感器。所述手套由锂电池供电,并配有蓝牙,所以它可以将资料统计传输到 个可以实时重建手套运动和变形 软件中。
这项研究得到了美国国家科学基金会、美国空军科学研究办公室、康奈尔技术加速和成熟项目、美国农业部国家食品和农业研究所、以及美国海军研究所 支持。
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