高灵敏触觉传感器增强系统有望增强人的触感

　　人们依靠高度调节的触觉来操纵物体，但是皮肤受伤和戴手套的简单举动都会削弱这种能力。例如，外科医生发现手套会降低其操纵软组织的能力，宇航员还受到重型宇航服的阻碍，并发现戴着重型手套很难操作设备。

视觉辅助触觉增强系统VATES用于精确的运动控制。超薄的高灵敏度基于裂缝的传感器，信号采集电路和实时显示系统用于实现微小变形的感应。超薄传感器超过了人类皮肤的敏感度，不会干扰人类皮肤的触觉。实时显示可用作辅助人的触觉的补充。

　　在本周出版的《应用物理学评论》杂志上，科学家们报告了一种基于高灵敏度传感器的新型触觉增强系统的开发。该传感器具有非凡的灵敏度，可以让佩戴者检测到羽毛的轻刷、花瓣的触碰、落在手指上的水滴，甚至是一根细得看不见的电线。

　　该设备中使用的基于裂缝的传感器的灵感来自蜘蛛的狭缝器官，这是其他研究人员首先提出的想法。外骨骼上的这种裂缝模式使蜘蛛能够发现微小的运动。同样，超薄裂缝应变传感器（UCSS）使用导电银薄层中形成的裂缝。

　　UCSS由几层涂有银的柔性聚合物薄膜制成，整个系统被覆盖并延伸到一个弯曲的表面上，导致银破裂，并产生导电的平行通道，传导电流，并且对运动敏感。

　　研究人员发现，柔性薄膜和银制的传感器的较薄层都具有较高的灵敏度，而较厚的传感器则具有较大的感测范围。为了实现这两种效果之间的平衡，具有15微米厚的聚合物层和37纳米厚的银层的UCSS 是最佳选择。

　　研究人员还设计了一个视觉辅助触觉增强系统VATES，它将一个或多个ucss连接到信号采集单元和视觉读出装置。他们将UCSS附着在指尖或手背上的手套上，能产生一种电子皮肤，可以监视微小的运动，如一个人的脉搏移动手指尖，都可以被监控。

　　研究人员建议UCSS可以以多种方式使用：作为高度敏感的电子须晶，可用于绘制风向图；作为用于心跳和脉搏检测的可穿戴传感器；或作为假肢上的传感器来增强触感。

　　他们还展示了将UCSS应用于身体各个部位的用途。UCSS能够检测到由于微笑、皱眉和眨眼而引起的运动。共同作者曹操峰说：“这些结果证明了我们的超薄应变传感器在电子皮肤和人机界面中的广泛应用。”

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