可拉伸的“皮肤”使用视觉测量触摸的传感器

触觉是机器人灵巧地操纵各种物体的不可或缺的能力之一。市场上的大多数机械手通过机械方法实现抓握和触觉功能。
可伸展的传感器可以改变机器人的功能和感知，就像人类的皮肤一样柔软和敏感。康奈尔大学的研究人员使用廉价的LED和染料来创建光纤传感器，该传感器可以准确地检测出手指在做什么。
这种能力可以完全改变我们与虚拟现实中的模拟对象进行交互的方式。这种可拉伸的类似皮肤的材料可以检测变形，包括压力，弯曲和应变。
该传感器可以参与软机器人系统应用程序的实现，并且可以帮助增强现实技术，因为可穿戴软传感器可以使增强现实用户感觉与现实世界相似。 “ VR和AR的沉浸感基于运动捕捉，根本没有触摸”。
康奈尔大学工程学教授罗布·谢泼德（Rob Shepard）说，他戴着手套工作。 “例如，您希望有一个增强现实仿真，该仿真教您如何修理汽车或更换轮胎。
如果您戴着手套或可以测量压力和运动的东西，那么增强现实可视化可能会说：“转动并停止，这样就不会太紧。 “目前没有什么可以做到的，但这就是做到这一点的方式。
”这种皮肤使我们和我们的机器能够以与当前在手机中使用摄像头相同的方式来测量触觉交互，并使用视觉来测量触摸。该技术还有其他应用，研究人员目前正在致力于将该技术商业化以用于物理治疗和运动医学。
他们的工作以Rob Shepherd实验室在可伸缩传感器方面的先前工作为基础。新的传感器由光纤传感器制成，可以告诉每个手指如何根据光的光路进行移动。
车载计算机将变形分类为有关您的手部运动的详细数据。该手套使用一些基本且非常便宜的技术：用于无线数据传输的蓝牙，用于电源的锂离子电池和多个LED。
“我们知道软物质可以很复杂的组合变形，并且许多变形同时发生。”合著者白鹤旦在声明中说。
“我们需要一个能够将它们解耦的传感器。”早期的可拉伸传感器技术出现在2016年，它使用通过光波导和光电二极管发出的光来检测光束强度的变化，从而确定材料是否变形。
对于这个新项目，研究员Hedan Bai从基于二氧化硅的分布式光纤传感器中汲取了灵感，该传感器可以检测小的波长变化，以识别各种特性，包括湿度，温度和应变的变化。但是，硅纤维与柔软且可拉伸的电子产品不兼容。
解决方案是制造用于多模式感测的可拉伸光导（SLIMS）传感器。这是一条管道，内置有一对聚氨酯弹性体芯。
一个芯是透明的，另一个芯在多个位置填充有吸收染料，并连接到LED上。每个内核都连接到红色，绿色和蓝色传感器。
该芯片可以记录光的光路的几何变化。双核设计增加了传感器可用于检测一系列变形（包括压力，弯曲或伸长）的输出数量。
它通过照亮染料作为空间编码器来指示变形。该技术可与数学模型一起使用，以解耦不同的变形并准确确定其确切的位置和振幅。
该传感器可与分辨率较低的小型光电设备一起使用，使其更便宜，更易于制造并集成到系统中。这样的传感器也可以集成到机器人的手中，例如VR / AR用户的可穿戴手套。
研究人员现在正在研究该技术是否可以用于物理治疗和运动医学。最大的希望可能是允许VR中的用户与虚拟世界进行令人信服的交互。