光学微/纳米纤维启用多轴力传感器用于触觉可视化和人机界面
Yu Xie1,2, Jing Pan1,2, Longteng Yu2
1Research Center for Frontier Fundamental Studies, Zhejiang Lab, Hangzhou, 311100, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|October 8, 2024
概括
这项研究引入了一种新的灵活触觉传感器,使用U形光学微/纳米纤维 (MNF) 进行多轴力检测. 传感器对正常和剪切力具有高灵敏度,可用于机器人和人机界面的应用.
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
- 光电学是指光电子产品.
背景情况:
- 触觉传感器对于机器人和人机界面至关重要,需要多轴感应力.
- 灵活的光学波导传感器提供了诸如高灵敏度,快速响应和电磁干扰免疫等优势.
研究的目的:
- 开发一种灵活的多轴力传感器,使用U形光学微/纳米纤维 (MNF).
- 为了证明传感器能够以高灵敏度和定向响应检测正常和剪切力.
主要方法:
- 在弹性膜中嵌入U形MNF,并具有圆顶形突出.
- 分析由于在施加力下发生的异构型MNF变形而导致的时间分辨光传输变化.
- 利用MNF的结构不对称性来检测定向剪切力.
主要成果:
- 达到高灵敏度 50.7 dB N-1 (14% kPa-1) 的正常力和 82.2 dB N-1 (21% kPa-1) 的切削力.
- 由于MNF结构不对称,对四个方向的剪切力有明显的方向反应.
- 实现了用于纹理和浮雕图案识别的触觉可视化,具有160μm空间分辨率.
- 展示了一种双U形MNF配置,用于人机界面的光标操纵.
结论:
- 基于MNF的U形传感器为先进的多轴触觉传感提供了一个有前途的方法.
- 传感器的功能适用于触觉可视化和人机界面应用.
- 这项工作推动了灵活,高性能触觉传感器的发展.
