柔性光傳感器同時確定壓力的強度和位置

研究人員開發了一種靈活的光學傳感器，可以同時以高靈敏度和穩定性檢測壓力的強度和位置。觸覺傳感的進度為下一代機器人界面，高級醫學診斷和非常響應的可穿戴電子設備鋪平了道路。

“與普通的光學觸覺傳感器傾向於具有單個輸入輸出路徑，我們的傳感器設計通過將聚合物光波嵌入矽橡膠中，從而達到了幾個光通道，”日本基奧大學研究小組的負責人說。 “這使您可以在一個以上的設計中檢測到壓力，該設計具有比例並適應各種應用的壓力。”

在雜誌中 光學快遞研究人員 詳細說明製造商 一個四通道光觸覺傳感器的大小為5 x 1.5厘米，厚度僅為500微米。他們表明，這可以準確地檢測到約1.5 mm的空間分辨率的壓力位置。

“展望未來，這項技術可以減少互動機器和人員的方式，”同樣來自Keio大學的報紙Yuantian Yin的第一作者說。 “例如，這可以使機器人系統具有高清觸感，提供與機器人的更安全，更直觀地理解的合作。在醫療保健中，觸覺傳感器可以整合到仿生假肢中，以提供觸覺反饋，以提供更自然的覆蓋範圍和操縱。”

創建幾個光學軌道

儘管其他研究小組顯示出薄而柔性的觸覺傳感器，並在聚合物板上引入商業光纖，但這些設計通常具有單個光學路徑。這意味著應使用複雜，嚴格的接線條件來實現確定多個位置壓力所需的多通道配置。

為了創建具有多個光通道的光學觸覺傳感器，研究人員使用了以前開發的方法來生產聚合物光波。它被稱為蚊子法，它使用注射器將液體樹脂單體引入另一個，該單體在基板上的薄紙中很常見。然後液體紫外線輻射以固化材料。這種方法使您可以創建3D -IVARO -WIROING和圓形核，例如在傳統的光纖中發現的核，這些光纖很難使用普通的基本製造方法產生。

Ishigur說：“使用蚊子法，我們在一步中形成了一份柔性矽橡膠（稱為PDMS）的聚合物核，這顯著提高了波導設計的靈活性。” “這種方法使我們能夠控制光的引導方式，因此，傳感器的靈敏度，調節特性，例如保留和核大小。這對於具有固定性質的商業光纖不可能。”

一波感官感知

使用蚊子製造方法，研究人員在薄的PDMS紙內創建了幾個薄燈軌道，以創建光學傳感器。當壓力不是壓力時，光線會穿過所有路徑，直到板的輸出側到達。但是，當按下紙板表面上的點時，該點周圍的區域被壓縮，從而在彎曲點下導致光路。

如果彎曲非常鋒利，則可以從路徑上進行一些光，從而降低了光的強度。遵循哪些光線變暗，您可以確定施加壓力的位置以及強度的強度，從而使可能的分佈式觸覺發聲。

為了檢查傳感器，研究人員在監視光學輸出時使用手指的尖端或功率manomet使用受控壓力。傳感器成功地發現了手指尖端的壓力，該壓力與在智能手機屏幕上按下徽章時大致相同，並顯示了8.7至10.9 db/mpa的壓力靈敏度。他還發現33毫秒內的光強度變化，經過重複的循環和某些壓力供應，空間分辨率約為1.5毫米後，得到了很好的恢復。

根據研究人員的說法，這些結果證實了傳感器的高靈敏度，可靠性和可重複性。

未來的工作將集中於改善傳感器的空間分辨率，並將其進一步擴展到三維跨結構，以實現高密度的多腔觸覺感知。該團隊還計劃闡明製造過程，以降低成本並改善整合，同時研究人與Machin的相互作用中的實際應用。