可拉伸传感器可以重新定义软机器人和虚拟现实

可拉伸传感器可以重新定义软机器人和虚拟现实 谢恩·麦克劳恩/2020年11月16日美国东部时间上午5:03 康奈尔大学的研究人员利用廉价的LED和染料制造了一种光纤传感器，这种传感器产生了一种可伸缩的皮肤状材料，能够检测变形，包括压力、弯曲和应变。该传感器可以应用于软机器人系统，并可能成为增强现实技术的游戏规则改变者。软性可穿戴传感器可以让增强现实用户感受到与现实世界相似的感觉。 这项技术还有其他应用，研究人员目前正在努力将这项技术商业化，用于物理治疗和运动医学。他们的工作建立在Rob Shepherd实验室之前创建的可拉伸传感器工作的基础上，Rob Shepherd也领导了这项新研究的团队。 早期的可拉伸传感器创建于2016年，使用通过光波导和光电二极管发送的光来检测光束强度的变化，以确定材料何时变形。对于这个新项目，研究人员白鹤丹（Hedan Bai）从基于二氧化硅的分布式光纤传感器中获得了灵感，这种传感器能够检测微小的波长偏移，作为一种识别多种特性的方法，包括湿度、温度和应变的变化。 二氧化硅纤维与柔软且可拉伸的电子产品不兼容。解决方案是为多模传感（SLIMS）传感器制作一个可伸缩光导管。这是一个包含一对聚氨酯弹性体芯的长管。一个核心是透明的，另一个在多个位置充满吸收染料，并连接到LED。每个核心都与一个红-绿-蓝传感器芯片耦合，能够记录光程中的几何变化。 使用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。它通过点亮作为空间编码器的染料来指示变形。这项技术与一个数学模型相结合，能够将不同的变形解耦，并精确定位它们的确切位置和大小。纤薄的传感器可以与分辨率较低的小型光电器件一起工作，从而降低成本，更容易制造和集成到系统中。该传感器可以集成到机器人手中，用于检测滑动或VR/AR用户的可穿戴手套。 推荐 任天堂宣布入侵乌克兰 这些TWITCH彩带不用化妆就非常漂亮 马克普利耶的悲剧是如此的悲惨 5款值得仿制的游戏 下一个 下个月智能手机可能会下降 没有什么 CHRIS DAVIES/2022年3月2日美国东部时间下午1:06 没有任何冒险，没有任何收获，对于卡尔·贝聿铭（Carl Pei）的post OnePlus项目来说，传闻已久的智能手机似乎真的有望在2022年实现扩张。人们对贝聿铭这家鼓舞人心的初创公司寄予厚望，尽管透明无耳耳塞（1）虽然普遍受到好评，但并没有达到手机迷的期望。 当然，智能手机的问题很难解决。LG和HTC等曾经是该行业支柱的公司要么承认失败，要么至少已沦为昔日的影子。与此同时，引人注目的颠覆尝试也同样困难重重：围绕安迪·鲁宾的争议可能是Essential手机棺材里的最后一颗钉子，但Essential手机本身并没有在那之前创造销售记录。 尽管如此，贝聿铭在OnePlus任职期间仍有不少值得信赖的地方，而这位“一无所获”的创始人一段时间以来一直在狡猾地暗示智能手机。该公司此前已确认，路线图上至少有三款产品，2月中旬的推文显示，一些合作伙伴正在走到一起。当贝聿铭收到安卓和高通Snapdragon官方账户的回复时，情节变得更加复杂。 4月的一次潜在曝光 没有什么 据TechCrunch称，我们不需要再等很久就能看到实际发生了什么。消息人士告诉该网站，Nothing智能手机已经开发了一年多，贝聿铭显然在过去一周的2022年世界移动大会的私人会议上展示了一款原型手机。这包括与高通公司首席执行官克里斯蒂亚诺·阿蒙的会面。 TechCrunch的消息人士称，这次见面会的最终结果可能是最快在下个月推出“无”手机。无事拒绝置评。 在这一点上，究竟会发生什么也同样神秘。Ear（1）耳塞为真正的无线领域提供了相当标准的规格，尽管价格具有竞争力，为99美元，大大低于苹果AirPods等竞争机型。然而，正是造型让它们与众不同，花蕾上有一个部分透明的外壳和配套的充电盒。 Science正刊！康奈尔大学华人学者研发新型柔性光纤传感器 机器人大讲堂 发布时间: 2020-11-27 14:10 科技领域创作者 关注 导读 柔软而富有弹性的传感器可以和人体更好地贴合，从而大幅提升穿戴舒适感，在软体机器人和可穿戴设备领域都有很大的应用价值。近日，来自于康奈尔大学的研究者们研发了一款超柔软的可拉伸光纤传感器，称之为”可拉伸多模式光导传感器”（Stretchablelightguide for multimodal sensing, SLIMS），SLIMS由价格低廉的弹性材料，LED灯和染色剂制成。SLIMS可以做成“柔性皮肤”穿在手上，仅仅一根SLIMS就可以同时检测手指不同关节的弯曲和压力情况。SLIMS传感器可以让软体机器人，以及柔性可穿戴设备获得更加真实和灵敏的反馈。该研究成果于近日发表于《科学》Science杂志，值得一提的是，文章两位共一作者均是华人学者。 图1. 《Science》刊出“可拉伸分布式光纤传感器” 新型柔性光纤传感器 随着软体机器人和新材料技术的不断发展，柔性传感器被科学家们广泛研发和使用，并且开始逐渐走入大众的生活。相比于传统的“硬质”传感器，柔性传感器“生来”柔软轻便，特别适合于可穿戴设备，具体来说，在医疗康复，运动指导，以及VR、AR游戏等领域都有很大的应用前景。一个典型的例子就是科幻电影“头号玩家”中主角在进入虚拟世界时穿着的具有“动作捕捉”功能的贴身游戏服装。 图2. 电影头号玩家中的VR专用服装 为了实现“柔软”的特性，现有几种新型的柔性传感器大多基于硅胶等弹性体作为载体进行制作，因硅胶具有良好的弹性和延展性。常见的有基于液态金属，基于柔性导电聚合物，以及基于光纤原理这三种。 图3. 常见的柔性传感器 相比于液态金属传感器和导电聚合物传感器，弹性光纤传感器具有易于加工，低迟滞，高精度等特点。来自于康奈尔大学“有机体机器人实验室”Organic Robotics Lab的Robert F. Shepherd教授于2016年在Science Robotics提出的弹性光纤传感器（文章一作现为清华大学助理教授赵慧婵博士，文末附有文章信息）。弹性光纤传感器的利用了光路在传播过程中的损耗来检测弹性体变形，其中内层使用高折射率的材料，外层使用低折射率的材料，在光纤的一侧装配LED，另一侧装配光电二极管。通过检测输出光信号的强弱变化，即可检测诸如拉伸，弯曲和压缩等形变。 图4. 2016年发表于Science Robotics的弹性光纤传感器 基于之前的研究，Robert F. Shepherd教授的研究团队近日在Science正刊上发表了一篇题为《可拉伸的分布式光纤传感器》（Stretchable distributed fiber-opticsensors），值得注意的是，文章的两位共一作者均为华人学者（Hedan Bai & Shuo Li）。 上一代弹性光纤传感器只可以检测单一信号，新一代的光纤传感器最大的亮点就是极大的丰富了传感器的检测能力，即“只需要一根，通过对于颜色信息的分析解耦，就实现了传感器上不同位置的形变检测，以及可以同时检测出传感器拉伸和受压情况，极大的提升了弹性光纤传感器的性能”。（文末附有文章信息） 图5. 新型的多模式弹性光纤传感器 研究者设计了一种极具弹性的“多模式传感光导纤维，简称SLIMS”。相比上一代的单根内芯，新型光纤包含了两根聚氨酯弹性内芯，一根为透明，另一根在多个不同的位置进行染色（红，绿，蓝）。每一个内芯的一侧和LED相连，另一侧和RGB颜色传感器相连（检测弹性光路的形变）。当染色区域发生形变时，输出的白色LED光会相应的变为对应变形区域的颜色。 这种双内芯加区域染色的设计，极大地增加了输出信号的丰富程度，通过建模分析解耦，让传感器能够检测弹性光纤不同位置以及不同模式的变形。 根据研究者的展示，一根SLIMS传感器可以实时检测施加于不同染色区域的拉伸，弯曲，以及受压的情况。 设计雄心的一个明显例子 没有什么 诺西酒店