哈爾濱工業大學：未來機器人的觸覺革命：智能穿戴設備的多功能觸覺傳感器

在智能機器人和可穿戴健康監測設備的快速發展中，對于能夠提供非破壞性測試、高靈敏度和精確反饋的傳感器系統的需求日益迫切。傳統的傳感器技術，如壓電傳感器、電容傳感器、磁性傳感器和導電納米復合材料傳感器，雖然在特定應用中展示了一定的優勢，但在實際應用中仍面臨諸多挑戰。例如，多傳感器系統的集成往往導致系統復雜度增加，不僅增加了制造成本，還可能引入信號干擾，影響傳感器測量的準確性。特別是在軟機器人的動態環境中，這些傳感器可能無法提供足夠的靈活性和適應性來滿足復雜運動監測的需求。此外，視覺識別系統在光線不足的環境中性能下降，而壓電和電磁傳感器可能需要額外的能量輸入或復雜的外部設備支持。針對這些挑戰，摩擦電納米發電機（TENG）技術因其簡單的結構、低成本、易于集成和自供能特性而在運動監測領域顯示出巨大的潛力。TENG是一種基于接觸帶電（摩擦電效應）和靜電感應原理將機械能轉換為電能的設備。當TENG的兩個帶電表面因機械作用而分離時，在開路條件下電極之間會形成電勢差。通過將這種技術與其他材料或結構結合，研究人員近年來開發了自供能傳感器，用于監測軟夾持器的曲率、人體運動和生理狀態。

在這項研究中，哈爾濱工業大學楊飛研究團隊介紹了一種基于屈曲現象啟發的多功能摩擦電傳感器，該傳感器通過結合剪紙結構和摩擦電納米發電機原理，能夠準確檢測一維（1D）和二維（2D）變形。開發的拉伸屈曲傳感器（BS）能夠感知軟夾持器的彎曲角度，允許以高識別率93.75%檢測被抓取物體的大小。此外，在其1D壓縮屈曲形式下，傳感器可以有效識別各種人體運動模式，而2D壓縮版本則可用于測量曲面的擴張，靈敏度為1.3307 V/mm。通過結合屈曲結構的屬性，所提出的創新摩擦電多功能傳感器為高精度運動反饋控制提供了新的解決方案，具有在軟機器人和健康監測中的潛在應用。

來源：傳感器專家網