电阻式柔性触觉传感器的研究与医养健康领域应用现状 被引量：1

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作者 殷霞 张士进 +1 位作者 田明伟 刘红 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期76-84,共9页

近年来,可穿戴智能系统的进步对柔性压力传感器提出迫切的需求。其中,电阻式柔性触觉传感器因其原理简单、易于加工、集成效率高等特点得到了迅速发展。但是,如何实现传感器在宽压力监测范围内,具有高灵敏度仍是研究者们要面临的挑战。... 近年来,可穿戴智能系统的进步对柔性压力传感器提出迫切的需求。其中,电阻式柔性触觉传感器因其原理简单、易于加工、集成效率高等特点得到了迅速发展。但是,如何实现传感器在宽压力监测范围内,具有高灵敏度仍是研究者们要面临的挑战。为了解决上述问题,除了选择先进的功能材料和合适的衬底材料,优化传感器结构也是一个重要的研究方向。本文立足于传感器件的结构设计,分别介绍了一维的纤维纱线传感器件,基于表面微结构、纳米结构构筑的二维平面传感器件及具有空间结构和高空隙的多维立体结构传感器件,通过以上结构设计实现了传感器件性能的提升,最后分析了其在医养健康领域的实际应用进展。 展开更多

关键词 电阻式柔性触觉传感器 结构设计 医养健康 一维纤维纱线传感器件 二维平面结构传感器件 多维立体结构传感器件 健康监测

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气溶胶喷射打印PVDF多模态柔性触觉传感器

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作者 武继静 赵纪元 +3 位作者 高玲 房天乐 卓鹏涛 李忠豪 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期924-933,共10页

针对柔性传感器的传统制备方法存在的工艺复杂、输出性能不稳定等问题,采用气溶胶喷射打印技术制备了基于Ag NPs材料的柔性电极层,配置了PVDF材料的气溶胶墨水并成功打印了传感器。通过探索导电银线的打印速度与线宽的关系,优化了柔性... 针对柔性传感器的传统制备方法存在的工艺复杂、输出性能不稳定等问题,采用气溶胶喷射打印技术制备了基于Ag NPs材料的柔性电极层,配置了PVDF材料的气溶胶墨水并成功打印了传感器。通过探索导电银线的打印速度与线宽的关系,优化了柔性电极的导电性能。试验结果表明,传感器极化前产生微弱信号,对压力、应变和温度的响应灵敏度分别为1.29 mV/N、1.38 mV/%、0.12 mV/℃。极化后的传感器具有良好的输出响应,同在10 N压力下的输出幅值为145 mV,增幅接近6倍,压力及应变灵敏度分别为13.11 mV/N、4.13 mV/%,具有较大提升,且在1000次循环下性能依旧稳定。将传感器固定在灵巧手手指上并进行屈伸和按压实验,证明该柔性多模态触觉传感器在灵巧手电子皮肤等多领域中具有潜在价值和广阔的应用前景。 展开更多

关键词 气溶胶喷射打印 柔性触觉传感器 PVDF 压电 极化

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柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度模型 被引量：8

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作者 刘平 黄英 +2 位作者 廉超 蒋红生 赵小文 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期107-109,共3页

以通用有效介质理论为基础,得出柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度计算模型。采用炭黑-硅橡胶导电复合体系(导电/炭黑橡胶)作为实验材料,对该模型进行了实验验证。结果表明,在填料分布均匀、体积分数接近渗流体积分数等边界... 以通用有效介质理论为基础,得出柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度计算模型。采用炭黑-硅橡胶导电复合体系(导电/炭黑橡胶)作为实验材料,对该模型进行了实验验证。结果表明,在填料分布均匀、体积分数接近渗流体积分数等边界条件下,电阻-温度计算模型与实验结果吻合,表现出一致的"电阻-正温度系数"(PTCR)变化规律。在温度场的作用下,基体的体积膨胀而导致炭黑浓度被稀释的过程对PTCR效应存在重要影响;基体的体积膨胀导致材料形状的改变对PTCR效应无显著影响。 展开更多

关键词 温度特性 电阻-正温度系数效应 导电橡胶 柔性触觉传感器

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压力/温度复合柔性触觉传感器用导电橡胶的外场特性 被引量：5

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作者 黄英 刘平 +2 位作者 赵兴 仇怀利 葛运建 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期95-98,共4页

分析了不同填料用量及种类对导电橡胶外场特性(压力、温度)的影响。结果表明,导电网络密度的增大与损伤使得导电橡胶呈现"电阻-负压力系数"(NPC)和"电阻-正压力系数"(PPC),热膨胀和热扰动共同作用使得导电橡胶呈现&... 分析了不同填料用量及种类对导电橡胶外场特性(压力、温度)的影响。结果表明,导电网络密度的增大与损伤使得导电橡胶呈现"电阻-负压力系数"(NPC)和"电阻-正压力系数"(PPC),热膨胀和热扰动共同作用使得导电橡胶呈现"电阻-负温度系数"(NTC)和"电阻-正温度系数"(PTC)。热膨胀起主导表现出PTC效应,热扰动起主导则表现出NTC效应。填料用量与种类对于导电橡胶的外场特性影响显著,炭黑(8%)(质量分数,下同)和石墨(5.2%)并用填充导电橡胶,同时消除了PPC和NTC效应,可用于制作压力/温度复合柔性触觉传感器用敏感材料。 展开更多

关键词 负(正)压力系数 负(正)温度系数 导电橡胶 柔性触觉传感器

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分级倾斜微圆柱结构的高灵敏度柔性触觉传感器 被引量：2

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作者 郭小辉 洪炜强 +7 位作者 郑国庆 王景溢 唐国鹏 杨金阳 卓超强 许耀华 赵雨农 张红伟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1079-1087,1126,共10页

为了满足电容式柔性触觉传感器在可穿戴电子设备、智能机器人、人机交互等领域的精准触觉感知应用需求,基于分级倾斜微圆柱结构提出柔性触觉传感器.传感器在受到外界压强作用时,引起倾斜微圆柱分级变形,导致传感器电容增大.结合仿真和... 为了满足电容式柔性触觉传感器在可穿戴电子设备、智能机器人、人机交互等领域的精准触觉感知应用需求,基于分级倾斜微圆柱结构提出柔性触觉传感器.传感器在受到外界压强作用时,引起倾斜微圆柱分级变形,导致传感器电容增大.结合仿真和实验研究传感器结构特征对其灵敏度的影响规律,揭示不同结构参数设计的传感器信号输出与加载压强间的关系,优化触觉传感器结构.实验数据表明,所提传感器具有良好的灵敏度(0.44 kPa^(-1))和低检测下限(2.6 Pa),响应时间为40 ms,最大迟滞误差为6.7%,在2400次循环加/卸载过程中展现了优异的重复性和稳定性.该传感器可以拓展为不同尺寸和形状的“皮肤”阵列,实现了机械手精准感知和人体运动姿态监测. 展开更多

关键词 电子皮肤 柔性触觉传感器 高灵敏度 快速响应 分级倾斜微圆柱

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电阻式柔性触觉传感器的研究进展 被引量：6

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作者 杨平安 刘中邦 +5 位作者 李锐 屈正微 黄鑫 寿梦杰 杨健健 熊雨婷 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期32-45,共14页

电阻式柔性触觉传感器具有柔韧灵敏、简单可靠、检测范围广、易于集成化等特点,在触觉感知、人机交互、医疗健康等传感应用领域占据着极其重要的地位,具有广阔的应用前景。随着电阻式柔性触觉传感器的发展,其制备技术和结构设计愈加精... 电阻式柔性触觉传感器具有柔韧灵敏、简单可靠、检测范围广、易于集成化等特点,在触觉感知、人机交互、医疗健康等传感应用领域占据着极其重要的地位,具有广阔的应用前景。随着电阻式柔性触觉传感器的发展,其制备技术和结构设计愈加精密成熟,3D打印技术的应用以及各类微结构的设计使传感器柔韧性和灵敏性得到了极大的提高。然而,目前高性能电阻式柔性触觉传感器的制作工艺仍旧十分复杂,严重限制了其批量生产的能力。再加上电阻式柔性触觉传感器不能实现剪裁拼接、高效低耗等功能,因而无法满足人们对其大面积覆盖和高密度触觉感知的期望。此外,就性能而言,电阻式柔性触觉传感器也难以实现高柔与高敏的兼顾效果,在传感上仍有局限性。为了解决这些难点,众多国际学者在柔性衬底材料、导电敏感材料的选择,以及敏感单元、阵列结构的设计上进行了大量的研究,搭建电子皮肤触觉感知系统。如今,电阻式柔性触觉传感器已经朝着微型化、集成化、自愈合、自清洁、生物适应、生物降解、神经接口控制等方向发展,并在多功能传感上取得了卓越成果。本文首先介绍了电阻式柔性触觉传感器的检测原理和性能指标,然后从材料选择、结构设计和性能优化方面概述了电阻式柔性触觉传感器的研究现状和关键技术,讨论了其在触觉感知、人机交互、医疗健康等领域的相关应用,最后指出了目前电阻式柔性触觉传感器研究所存在的技术难题,并对其未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 电阻式柔性触觉传感器 柔性衬底 敏感材料 结构设计 性能优化

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柔性纤维基触觉传感器研究进展 被引量：3

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作者 孙桂芬 王鹏 +4 位作者 蒋永翔 刘珺 孙宏昌 孟垂舟 郭士杰 《河北工业大学学报》 CAS 2022年第4期1-19,共19页

近年来,随着智能传感技术的迅速发展,柔性传感器已成为研究人员的重点关注对象,其可潜在广泛应用于医疗保健、生物医学、工业机器人、航空航天、环境监测等前沿领域。与近年来兴起的柔性平面型触觉传感器相比,柔性纤维基触觉传感器具有... 近年来,随着智能传感技术的迅速发展,柔性传感器已成为研究人员的重点关注对象,其可潜在广泛应用于医疗保健、生物医学、工业机器人、航空航天、环境监测等前沿领域。与近年来兴起的柔性平面型触觉传感器相比,柔性纤维基触觉传感器具有重量轻、柔韧性好、透气性强等优点,尤其是其纤维型器件形式使其更加容易地集成到纺织服装当中,展现出透气和舒适穿戴的特性,这对于实现穿戴式健康监测和运动识别至关重要。本文综述了纤维基柔性触觉传感器的最新研究进展,首先概述了触觉传感器的四类工作原理并比较了优缺点,其次总结了能够满足特殊的纤维型器件形式需求的纤维基触觉传感器的结构设计理念、功能材料形式以及配套的制备方法,然后基于不同纤维基底种类全面介绍了柔性纤维基触觉传感器在电子皮肤、人体运动捕捉、保健与康复、生理活动监测和人机交互等方面的具体应用研究工作,最后对柔性纤维基触觉传感器研发所面临的机遇与挑战进行了总结与展望。 展开更多

关键词 纤维基传感器 柔性触觉传感器 可穿戴电子 电子皮肤 健康监测 运动识别

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用于人机交互的柔性三维力触觉传感器 被引量：2

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作者 孟星佑 李寒阳 +3 位作者 孙雨阳 刘会聪 王凤霞 孙立宁 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第12期1083-1087,1099,共6页

研制了一种应用于人机交互的柔性三维力触觉传感器,将其与仿人灵巧手集成,具有仿人灵巧手实时感知法向力与切向力的能力。该传感器采用了碳纳米管和聚二甲基硅氧烷的纳米复合物作为敏感材料,具有2×2的传感单元,每个单元具有双敏感... 研制了一种应用于人机交互的柔性三维力触觉传感器,将其与仿人灵巧手集成,具有仿人灵巧手实时感知法向力与切向力的能力。该传感器采用了碳纳米管和聚二甲基硅氧烷的纳米复合物作为敏感材料,具有2×2的传感单元,每个单元具有双敏感层堆叠结构。三维力解耦实验结果表明,基于上下敏感层的压阻效应,传感器具有较高的灵敏度,x轴和y轴方向灵敏度在0~0.4 N内均为1.8 V/N,z轴灵敏度在0~3 N内为3.1 V/N。将传感器安装集成在仿人灵巧手的手指上,成功实现了仿人灵巧手的稳定抓握、自适应抓取和传递水瓶,保证了仿人灵巧手在人机交互控制上的安全性。 展开更多

关键词 柔性三维力触觉传感器 纳米复合物 触觉感知 人机交互 仿人灵巧手 自适应抓取

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一种面向视触融合人机交互的柔性触觉传感阵列

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作者 王爽 吴兵 刘倩 《中兴通讯技术》 2021年第6期29-34,共6页

提出了一种面向视触融合人机交互的三维柔性触觉传感器以及相应的触觉采集软硬件装置,用于采集真实物理操作过程中的触觉力信息。该触觉传感器由前、左、右3面组成,可佩戴在人手指尖部位并捕捉抓取过程中的触觉信息。通过实验测量,该传... 提出了一种面向视触融合人机交互的三维柔性触觉传感器以及相应的触觉采集软硬件装置,用于采集真实物理操作过程中的触觉力信息。该触觉传感器由前、左、右3面组成,可佩戴在人手指尖部位并捕捉抓取过程中的触觉信息。通过实验测量,该传感器的测量范围是0~20 N,检测精度为0.1 N,平均响应时间为23.8 ms,能够提供实时、高精度的触觉信息采集。 展开更多

关键词 柔性触觉传感器 触觉互联网 虚拟现实

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一种电子皮肤的触觉传感性能研究 被引量：4

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作者 曹鑫林 王先进 +2 位作者 郭成东 李鹭扬 边义祥 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第1期118-124,共7页

皮肤是人类感知外界信息的重要器官,人类通过皮肤产生的触觉感来判定环境变化,从而做出相应的反应。该文以聚偏二氟乙烯(PVDF)为主材料,设计制备了液体芯PVDF压电纤维、电子皮肤柔性触觉传感器。为了测试该电子皮肤的触觉传感性能,实验... 皮肤是人类感知外界信息的重要器官,人类通过皮肤产生的触觉感来判定环境变化,从而做出相应的反应。该文以聚偏二氟乙烯(PVDF)为主材料,设计制备了液体芯PVDF压电纤维、电子皮肤柔性触觉传感器。为了测试该电子皮肤的触觉传感性能,实验以推力计施加压力,使压电纤维发生形变,则电荷改变。通过机器学习误差逆向传播(BP)神经网络算法、分类学习对数据训练,即可通过6根纤维的信号大小来判断压力的大小及位置。其中BP神经网络的回归分析图中回归系数(R)值为0.87,分类学习中接受者操作特征曲线(ROC)下的面积(AUC)为1。结果表明该电子皮肤灵敏度高,对于力的捕捉精确。 展开更多

关键词 触觉 电子皮肤 液体芯聚偏二氟乙烯(PVDF)纤维 柔性触觉传感器 机器学习

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力敏导电橡胶中的应变和压阻效应及工作原理分析 被引量：9

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作者 刘平 黄英 +2 位作者 仇怀利 张玉刚 葛运建 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期112-115,共4页

分析了应变和压阻效应对"负压力-电阻特性"(NPC)的影响程度,揭示出力敏导电橡胶的工作原理。当填料用量处在渗流区中心时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,导电橡胶的工作原理主要为压阻效应。随着填料用量的增多,电阻几何系... 分析了应变和压阻效应对"负压力-电阻特性"(NPC)的影响程度,揭示出力敏导电橡胶的工作原理。当填料用量处在渗流区中心时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,导电橡胶的工作原理主要为压阻效应。随着填料用量的增多,电阻几何系数的减小在NPC效应中起主导,其工作原理主要为应变效应。在某一特定填料用量范围,力敏导电橡胶的工作原理还与压力大小有关。压力较小时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,其工作原理主要为压阻效应;压力较大时,电阻几何系数的减小在NPC效应中占主导,其工作原理主要为应变效应。 展开更多

关键词 应变效应 压阻效应 导电橡胶 柔性触觉传感器

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郑州大学学报(工学版)二〇一九年总目次

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《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2019年第6期I0002-I0005,共4页

关键词 柔性触觉传感器 气敏性能 多特征融合 抗扰控制 大学学报

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