新型传感器无需接触即可感知结构 适合机器人和仿生应用

盖世汽车讯 据外媒报道，中国青岛大学等机构和韩国的研究人员利用对电场敏感的3D打印材料创建出新型传感器，可以准确识别和区分100 mm外的物体，而无需物理接触它们。这种非接触式触摸传感器可以为类人机器人和其他仿生应用提供新的灵敏度。

（图片来源：tandfonline.com）

过去几年，人们在生产可弯曲、扭曲和折叠的电子产品方面取得了重大进展，由此催生出各种功能性可穿戴设备。可以理解的是，将下一代触摸传感器集成到电子人体皮肤中已成为重要的考虑因素，在机器人、健康和科技领域具有应用潜力。

具有集成非接触式传感技术的电子皮肤可以使很多人受益。例如，人们可以非常方便地挥动手指或手势来启动软件，尤其是那些无法实际握住设备的人，或者有视力障碍的人可以安全地绕过障碍物。当然，这一功能可以扩展到连接至物联网（IoT）的各种设备。

目前，大多数触摸传感器依靠直接触摸物体，从而在传感器中产生可测量的物理变形和相应的力。但是，对不同区域响应的一致性限制了此类系统的灵敏度和整体能力。现在，这项新研究促进了非接触式传感的发展。研究人员开发了一种非常灵敏的触摸传感器，无需与被检测物体直接接触即可工作。青岛大学李欣琳表示：“为了实现更高的灵敏度和多功能性，研究人员开发出新型复合薄膜，其具有令人惊讶且非常有用的电性能。”

为了制造复合薄膜，研究人员将少量石墨氮化碳（GCN）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）3D打印到网格中。令人惊讶的是，他们发现将这两种具有高介电常数（衡量它们对电场响应的指标）的材料结合起来，所产生的复合材料具有很低的介电常数，非常适合制造对电场更敏感的传感器。

研究人员使用自己的手指作为被检测物体来测试网格的功能。结果发现，该网格能够在5-100 mm的距离内感应到手指，并且不需要进行物理触摸，即可将手指清楚地识别为3D对象。当在圆工作台和三方柱上进行测试时，该传感器可以准确识别和区分不同的形状和运动。李欣琳表示：“在多次使用周期中，其灵敏度、响应速度和鲁棒稳定性方面的性能非常出色。这为可穿戴物体和电子皮肤领域开辟了新的可能性。”

研究人员将传感网格集成到印刷电路板上，以创建能够远程监控人体运动的统一系统。他们将包含新型传感器的电子皮肤贴在手腕上，确保与专用于收集物体3D形状的设备持续连接，并利用4G技术将物体的3D形状实时无线传输到智能手机、智能手表和计算机。

研究人员计划继续完善该传感技术，以期实现大规模生产。他们还将探索检测形状和运动之外的可能性。