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Updated: Jun 21, 2026

Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer
Published on: January 30, 2020
一个高度灵敏的3D打印灵活传感器,用于深海高压环境中检测小压力
Siqi Hu1,2, Wuxu Zhang1,2,3, Shengbin Li1,2
1CAS Key Laboratory of Magnetic Materials and Devices, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, China.
研究人员开发了一种新的灵活应力传感器,用于深海机器人. 这种传感器以深生物为灵感,并使用3D打印打造,在极端的海洋压力下有效运行,使得水下操作成为可能.
科学领域:
- 海洋机器人 海洋机器人
- 生物仿真工程 生物仿真工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 深海勘探对于了解地球的起源和资源至关重要.
- 目前的深海作业受到机器人操纵的局限性,特别是缺乏灵敏的力传感器的限制.
- 将有效的压力传感器与机械手相结合,对于提高深海机器人能力至关重要.
研究的目的:
- 开发一种灵活的应力传感器,能够在深海环境中在高水静压下工作.
- 创建一个可以与深海机器人集成的传感器,用于精确的操纵任务.
- 为极端水下条件提供强大的传感解决方案.
主要方法:
- 采用了以深区生物体为灵感的仿生设计,采用空洞互锁球体结构,用于内部和外部压力平衡.
- 使用有限元模拟来优化结构参数.
- 数字光处理 (DLP) 三维 (3D) 打印技术被用于制造复杂的传感器结构.
主要成果:
- 传感器在0-15kPa范围内显示了0.114kPa-1的线性灵敏度,快速响应时间为32ms.
- 它表现出了出色的动态静态负载响应和循环稳定性.
- 在30MPa静态水压下,达到1.74kPa-1的显著高灵敏度,理论工作压力超过110MPa.
结论:
- 开发的灵活应力传感器为在极端水静压下深海机器人操纵提供了可行的解决方案.
- 仿生设计和3D打印方法使在具有挑战性的海洋环境中能够进行强大而敏感的压力传感.
- 这项创新有可能显著提高水下机器人在勘探和资源利用方面的能力.
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