紧紧包装的可伸缩超声波阵列,采用表面电荷工程制造,用于无接触式手势和材料检测
Ankan Dutta1,2, Zhenyuan Niu1, Abu Musa Abdullah1
1Department of Engineering Science and Mechanics, The Pennsylvania State University, University Park, State College, PA, 16802, USA.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|February 13, 2024
概括
研究人员开发了一种可伸缩的超声波阵列,用于非接触式手势识别. 这种可穿戴设备还通过分析阻抗来识别材料,增强人机交互.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 人与计算机的交互
背景情况:
- 手势沟通是直观的人机交互的关键.
- 无接触式超声波设备具有潜力,但面临着可穿戴阵列的制造挑战.
- 现有的方法在与超声波传感器元件的密集集成方面扎.
研究的目的:
- 为了展示一种新型的可拉伸式超声波阵列与紧密包装的传感器元件.
- 为了实现非接触式手势识别和材料识别.
- 为了推进下一代人机交互能力.
主要方法:
- 使用表面充电工程在预充电的1-3 Lead Zirconate Titanate (PZT) 复合材料和聚胺薄膜之间制造可伸缩的超声波阵列.
- 使用非接触式 triboelectric 模块进行手势检测,可达到 10 cm 的距离.
- 分析静电感应相位和阻抗时间常数用于材料识别.
主要成果:
- 该阵列表现出优异的超声波特性:宽带宽 (≈57.1%) 和高电机系数 (≈0.75).
- 在远距离成功破译手势.
- 基于独特的面积-时间常数值的材料识别,从人体到PDMS.
结论:
- 开发的可伸缩超声波阵列克服了可穿戴应用的制造挑战.
- 该系统提供双重功能:非接触式手势识别和材料检测.
- 这项技术为更加复杂和互动的人机器人系统铺平了道路.
