浙江大學：研究用于觸覺可視化和人機界面的光學微/納米光纖多軸力傳感器

柔性觸覺傳感器在智能機器人、人機交互和可穿戴技術等領域得到了廣泛的應用。具有多軸力感知的觸覺傳感器對于人類和機器人準確識別和操縱物體至關重要。通常，基于柔性電子的多軸力傳感器（MAFS）通過利用立體交錯結構、互鎖微觀結構（例如金字塔、半球）、交叉層壓結構和平面傳感陣列而取得了進步。盡管它們通過監測接觸區域的不同變形或層間的相對運動成功地檢測到了法向力和剪切力，但信號串擾和結構復雜性等問題仍然阻礙了它們的廣泛使用。或者，各向異性材料（例如Janus薄膜）和結構提供了一種有效的方案來構建具有矢量力檢測能力的電子和光學觸覺傳感器。

近年來，光學觸覺傳感器因其電氣安全、化學惰性、高靈敏度和靈活性等特殊優點而引起了越來越多的關注。波長標度直徑的光學微/納米纖維（MNF）具有最小的傳輸損耗（例如，^?1）、高機械強度（例如，抗拉強度>5 GPa）和與標準光纖的兼容性。特別是，MNF外的強漸逝場使其成為開發高性能觸覺傳感器的有前景的候選者，這些傳感器可以檢測微妙的壓力、材料硬度和表面紋理。

本文亮點

1. 本工作報道了一種由U形光學微/納米纖維（MNF）實現的柔性多軸力傳感器。MNF嵌入頂部有圓頂狀突起的彈性體薄膜中。當突起受到矢量力時，嵌入的MNF會發生各向異性變形，從而產生光透射的時間分辨變化。

2. 法向力和剪切力的檢測靈敏度分別達到50.7 dB N^?1（14%kPa^?1）和82.2 dB N?1（21%kPa^?2）。

3. 作為概念驗證應用，紋理和浮雕模式識別的觸覺可視化以160 µm的空間分辨率實現。

來源：傳感器專家網