如何从伸展的可拉伸传感器中反弹

阵列示意图。这种有机硅基材由两种具有不同硬度值的硅胶类型制成。较硬的硅胶PDMS在压力部分可以控制压力传感元件在拉伸过程中的变形。来源：横滨国立大学太田弘树

弹性可能会伸展得太远，这可能会给可穿戴传感器带来问题。横滨国立大学的一组研究人员提出了一种修复方法，以防止过度拉伸，同时拉高电子设备的传感能力。这可能会导致先进的假肢或灾难恢复机器人。

他们于29月<>日在《科学报告》上发表了研究结果。

“可拉伸的物理传感器对于先进电气系统的发展至关重要，特别是可穿戴设备和软机器人，”横滨国立大学工程学院的论文作者兼副教授Hiroki Ota说。“然而，由弹性材料组成的电流可拉伸压力传感器在设备应变期间可能会高度变形。

肘部或膝盖的弯曲会使传感器超过其结构完整性，从而在压力运动测量中产生较大的误差。这使传感器无法同时测量压力和应变，而是作为自变量。

为了解决这个问题，研究人员提出了一个整体的压力和应变传感器阵列，可以同时独立地检测运动的力和弯曲变形。他们使用两种不同的材料 - 一种软质和一种硬质 - 来确保传感器的拉伸能力，并仍然准确测量运动。他们将一种称为PDMS的硬硅胶沿着阵列上的电极放置。在每个PDMS放置的中心，他们放置了柔软的多孔硅胶，可以感应压力。

“压力传感元件周围的PDMS可防止在开发的设备张力期间元件发生大变形，”Ota说。

柔软多孔的硅胶压力传感器包含在PDMS的硬壳内，因此它可以测量压力，而不会过度超出可靠的误差范围。安全壳还允许传感器识别和测量压力和应变，作为运动的独立贡献者。

“此外，映射阵列矩阵中柱电极和行电极的电阻远低于压力传感器的电阻，”太田说。

“这种基板和电极电阻的控制可以防止设备的拉伸变形影响压力的传感。

可拉伸阵列中的电极可以以远低于检测压力所需的速率测量应变。

“我们可以独立地识别设备的压力和应变传感，”太田说。

Ota表示，该团队计划将新的可拉伸传感器方法应用于可以安装在身体表面的物理键盘，该键盘可以随着身体的压力而弯曲，并且仍然可以检测指尖压力，以及软机器人上的物理传感器。他们还希望使用传感器来更好地了解人手的运动和触摸。

“将来，通过将这种传感器塑造成手套形状，它可以应用于电子分析手指运动和手触觉的设备，”太田说。