聚合物在压力触觉传感电子皮肤中的研究进展

1

作者 杨陈 林燕萍 戴莹 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第9期233-239,共7页

介绍了柔性电子技术革新对人工智能发展的促进作用,以及压力触觉传感电子皮肤作为人机交互关键接口,在可穿戴设备、医疗监测、智能交互等领域的重要意义。简述了聚合物凭借柔韧性、可加工性及成本优势,成为构建电子皮肤核心材料的原因;... 介绍了柔性电子技术革新对人工智能发展的促进作用,以及压力触觉传感电子皮肤作为人机交互关键接口,在可穿戴设备、医疗监测、智能交互等领域的重要意义。简述了聚合物凭借柔韧性、可加工性及成本优势,成为构建电子皮肤核心材料的原因;回顾了压力触觉传感电子皮肤的基本结构、工作原理,以及聚合物在该电子皮肤中的研究与应用进展。分析表明,聚合物可单独使用,也可与纳米材料或其他聚合物复合等形式,在电子皮肤的电极、柔性基材、介电材料及封装材料中有着广泛应用,且能极大提高电子皮肤的响应灵敏性、柔韧性及可加工性;同时分析指出,目前其在耐久性、耐候性、传感性能多指标平衡及复杂场景适应性等方面仍面临挑战,提出未来研究可聚焦于多功能聚合物复合材料开发、自修复/可降解体系构建,以及与3D打印技术制备仿生微纳阵列的深度融合;并指出这些研究方向将推动电子皮肤向类人感知系统演进。 展开更多

关键词 聚合物 压力触觉传感 电子皮肤 基本结构 工作原理 研究与应用进展

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电子皮肤在中医临床诊疗中的应用及发展分析

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作者 王正 米金鹏 陈国栋 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2486-2498,共13页

随着柔性电子技术与智能传感技术的突破,电子皮肤为中医诊疗客观化、精准化提供了创新解决方案。该文系统综述了中医诊疗对柔性电子皮肤的技术需求,从材料创新、多模态感知融合及自供电技术突破等维度,剖析柔性电子皮肤在中医诊疗中的... 随着柔性电子技术与智能传感技术的突破,电子皮肤为中医诊疗客观化、精准化提供了创新解决方案。该文系统综述了中医诊疗对柔性电子皮肤的技术需求,从材料创新、多模态感知融合及自供电技术突破等维度,剖析柔性电子皮肤在中医诊疗中的技术演进路径与前沿发展趋势;最终,通过电子皮肤在中医诊疗中疾病诊断的可行性评估与技术挑战分析,提出适配中医诊疗场景的柔性电子皮肤技术路线,为构建数据驱动的新型中医诊疗范式提供理论依据与创新策略。电子皮肤为中医临床智能化诊疗提供了创新思路。电子皮肤在中医领域的应用极具挑战性,未来需突破材料、多模态数据融合与中医知识图谱等方面多重壁垒,构建中医现代化发展创新思路。 展开更多

关键词 中医诊疗 电子皮肤 多模态感知融合 智能化 数字化

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面向电子皮肤的智能材料构建策略

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作者 何孟涵 陈煜 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期59-75,共17页

电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器,具有轻薄、柔软、灵活等特点,可将外界刺激转化为不同的输出信号,近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发,对电... 电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器,具有轻薄、柔软、灵活等特点,可将外界刺激转化为不同的输出信号,近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发,对电子皮肤常用基体和导电填料及其几何结构构建等方面进行了综述,并基于电子皮肤应用所需面对的复杂环境对其生物相容性、黏附性、自修复性、自供电性等应用性能需求进行讨论,进而指出电子皮肤在研究过程中仍然存在对人体皮肤的综合感知性能差、制备工艺复杂且昂贵、感知刺激信号存在滞后性等问题,通过材料和结构优化提升电子皮肤基础性能,从而构建优异性能、多功能化、多种外界刺激同步检测成为电子皮肤发展趋势,并且在医疗诊断、软体机器人、智能假肢和人机交互等领域表现出极大的潜力。 展开更多

关键词 电子皮肤 智能材料 传感 构建 性能

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一种快速响应的超灵敏仿生压力电子皮肤

4

作者 李育文 刘平 +3 位作者 胡秋生 吴顺哥 刘彩霞 黄英 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期649-654,711,共7页

文章首先通过仿人体指纹脊状结构,基于改性多壁碳纳米管填充紫外固化胶制备导电复合材料,借助丝网印刷制作具有规则裂纹结构的柔性压力传感单元;然后通过仿生物体的神经元信息传输方式,设计基于异步编码的总线式电路结构;最后通过将所... 文章首先通过仿人体指纹脊状结构,基于改性多壁碳纳米管填充紫外固化胶制备导电复合材料,借助丝网印刷制作具有规则裂纹结构的柔性压力传感单元;然后通过仿生物体的神经元信息传输方式,设计基于异步编码的总线式电路结构;最后通过将所设计的电路系统结构与传感单元相结合,得到一种快速响应的超灵敏仿生压力电子皮肤。结果表明,通过引入仿生表皮结构,所设计的柔性压力传感单元具有高灵敏系数(1914.701)、快速响应(52 ms)和高稳定性的特点。基于异步编码设计的串行-并行信号传输模式可有效提升信息传输速度,显著提升电子皮肤信息感知的实时性,此外,仿神经元信号传输模式使得电子皮肤只要信息传输通道不受到破坏,仍能保留完整的传感功能。 展开更多

关键词 电子皮肤 超灵敏 电阻式 异步编码 可扩展

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一种可扩展的高灵敏电容式压力电子皮肤

5

作者 滕飞 王贞体 +3 位作者 刘平 郭欣欣 刘健 葛春雨 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第11期1441-1447,共7页

文章通过无纺布倒模制备具有类金字塔形微结构的电容式传感单元,基于码分多址传输方式设计并行采集的总线式编码电路结构;将电容式传感单元与所设计的编码电路结合,得到一种可扩展的高灵敏电容式压力电子皮肤。结果表明:基于无纺布倒模... 文章通过无纺布倒模制备具有类金字塔形微结构的电容式传感单元,基于码分多址传输方式设计并行采集的总线式编码电路结构;将电容式传感单元与所设计的编码电路结合,得到一种可扩展的高灵敏电容式压力电子皮肤。结果表明:基于无纺布倒模的电容式传感单元具有超高的灵敏系数(1.69253 kPa-1)、快速响应时间(65 ms)和高重复性(>1250次);基于码分多址的总线式采集电路结构可以极大地提高传感系统整体采集速率,在4×4采集电路规模下是行列扫描电路采集速度的16倍,显著提升了电子皮肤信息感知的实时性;基于码分多址采集模式的电子皮肤在一定的物理损伤下仍能保留完整的传输功能。该研究为推进智能机器人的实时精确触觉感知提供了一种新的解决思路。 展开更多

关键词 电子皮肤 超灵敏 电容式 码分多址 可扩展式阵列

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超可透气的金属纳米网电子皮肤制备及其在皮肤表面压力管理的应用

6

作者 韩杭 罗赵雅婧 +4 位作者 郑强 曾祥堉 叶川 曾柱 朱思勉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期560-560,共1页

目的为进一步改善目前柔性电子皮肤透气和穿戴性能,本研究开发了一种基于静电纺丝和磁控溅射技术的金属纳米网制备工艺,可用于在保持皮肤透气透湿的情况下进行皮肤表面压力监测。方法金属纳米网通过:静电纺丝技术制备超可透气性的柔性基... 目的为进一步改善目前柔性电子皮肤透气和穿戴性能,本研究开发了一种基于静电纺丝和磁控溅射技术的金属纳米网制备工艺,可用于在保持皮肤透气透湿的情况下进行皮肤表面压力监测。方法金属纳米网通过:静电纺丝技术制备超可透气性的柔性基底,磁控溅射技术进行基底表面导电图案化,化学气相沉积技术进行耐久性改性。制备了聚乙烯醇纳米纤维镀铜的亲肤电极层、P25二氧化钛增强聚氨酯纤维的介电层、聚氨酯纤维镀铜通过派瑞林加强的耐磨电极,复合组装成电容式金属纳米网电子皮肤,测试评估电容式压力传感性能。结果金属纳米网纤维直径0.5~1μm,电极层表面电阻<20Ω/sq2;传感器在0~5.4 kPa压力范围内灵敏度20.6 kPa^(-1)(0~1 kPa)和3.8 kPa^(-1)(1 kPa以上),5 kPa压力响应时间27 ms,恢复时间63 ms,10000次循环加载后基线漂移<8%(正压5 kPa、弯折180°),7天透气性测试>60%;电子皮肤自贴附于皮肤表面可测得脉搏波、心电、肌电和GSR等生理信号和关节活动、皮肤压力等机械信号。结论本研究成功开发了一种兼具柔软性、透气性和灵活性的金属纳米网制备工艺,通过基底材料改性和表面改性可提供自贴附、亲肤、高介电性、高耐磨性等多种性质。复合获得的电子皮肤具有优良的透气性、机械性能和压力传感性能,有望用于无感的经表皮生理信号实时采集,用于皮肤护理及表面压力管理。 展开更多

关键词 生理信号 电子皮肤 皮肤表面 基线漂移 柔性电子 机械信号 表面电阻 脉搏波

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电子皮肤触觉传感器研究进展与发展趋势 被引量：57

7

作者 曹建国 周建辉 +3 位作者 缪存孝 尹海斌 李维奇 夏飞 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-13,共13页

从介绍人类皮肤的触觉感知性能出发,全面综述了国际上多学科领域模拟人类皮肤的电子皮肤触觉传感器研究进展与关键技术;分析讨论了电子皮肤触觉传感器的工作原理、新型材料和结构、先进设计制作方法、触觉传感特性和性能指标等方面内容... 从介绍人类皮肤的触觉感知性能出发,全面综述了国际上多学科领域模拟人类皮肤的电子皮肤触觉传感器研究进展与关键技术;分析讨论了电子皮肤触觉传感器的工作原理、新型材料和结构、先进设计制作方法、触觉传感特性和性能指标等方面内容;重点总结了国内外近年来在电子皮肤阵列触觉传感器柔性化、弹性化、空间分辨率、灵敏度、快速响应、透明化、轻量化和多功能化等方面的研究进展.指出了电子皮肤触觉传感器的研究依然存在着难以兼顾高柔性和高弹性、高灵敏度电子皮肤设计制作工艺复杂,可扩展性差和成本高等技术难题.电子皮肤触觉传感器可广泛应用于机器人、医疗健康、航空航天、军事、智能制造和汽车安全等领域,正朝着高柔弹性、宽量程的高灵敏度、多功能、自愈合与自清洁、自供电与透明化等方向发展. 展开更多

关键词 电子皮肤 传感器 柔弹性 触觉 仿生机器人

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高柔弹性电子皮肤压力触觉传感器的研究 被引量：9

8

作者 周建辉 曹建国 +3 位作者 程春福 尹海斌 余宁 范阳 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1-10,共10页

为解决可用于机器人等复杂三维载体表面的电子皮肤触觉传感器难以兼具高柔弹性及压力检测功能的难题,从材料的选取、结构的优化以及新型制作工艺等方面进行了研究,提出研制高弹性的柔性电子皮肤压力触觉传感器新方法.采用新型银纳米线(A... 为解决可用于机器人等复杂三维载体表面的电子皮肤触觉传感器难以兼具高柔弹性及压力检测功能的难题,从材料的选取、结构的优化以及新型制作工艺等方面进行了研究,提出研制高弹性的柔性电子皮肤压力触觉传感器新方法.采用新型银纳米线(AgNWs)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料,基于半圆与圆形相结合的高柔弹性导电薄膜电极层及阵列式"多孔PDMS"的新型"三明治"式传感器阵列结构,极大地提高了触觉传感器的柔弹性,用模具固化成型工艺制作了高柔弹性电子皮肤压力触觉传感器.结果表明:这种电子皮肤压力触觉传感器具有良好的柔弹性,其弹性拉伸率超越人类皮肤的弹性,达到了30%,可覆盖于机器人等复杂三维载体表面;在不同载荷条件下进行了压力大小及分布情况的测量,发现在自然及拉伸状态下,该电子皮肤压力触觉传感器均具有较高的线性度、灵敏度及较小的迟滞误差.研究结果为机器人触觉感知技术和智能化发展奠定了基础. 展开更多

关键词 电子皮肤 触觉传感器 压力 高柔弹性 银纳米线 聚二甲基硅氧烷

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基于PVDF压电薄膜的新型电子皮肤研究 被引量：1

9

作者 肖占胜 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期48-51,共4页

电子皮肤具有和人体皮肤相似的功能,可以对机械、温度、化学、生物和光学等刺激做出应激反应。聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜不仅具有压电性、热电性和铁电性,而且还具有生物兼容性、柔韧性、高稳定性和抗腐蚀性,是制作电子皮肤的最佳材料。本... 电子皮肤具有和人体皮肤相似的功能,可以对机械、温度、化学、生物和光学等刺激做出应激反应。聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜不仅具有压电性、热电性和铁电性,而且还具有生物兼容性、柔韧性、高稳定性和抗腐蚀性,是制作电子皮肤的最佳材料。本研究以仿生学为基础,以厚度20μm(与人体皮肤的厚度近似)的PVDF薄膜作为电子皮肤的智能敏感元件,设计了具有压电性能和热电性能的新型电子皮肤。利用ANSYS软件建立仿真模型,验证了电子皮肤的热电性和压电性,确定了电子皮肤的最佳内径为4mm,正常的工作温度在0~80℃。 展开更多

关键词 电子皮肤 聚偏氟乙烯 仿生 热电性 压电性

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机器人柔弹性仿生电子皮肤研究进展 被引量：16

10

作者 邱澜 曹建国 +3 位作者 周建辉 江军 王晓玲 缪存孝 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1065-1074,共10页

仿生电子皮肤触觉传感器是实现机器人智能化发展的先决条件,机器人等复杂的三维载体表面或活动关节部位接触压力感知的可延展的柔弹性电子皮肤高柔性、高弹性和灵活可调等适形性要求高且具有广阔的应用前景。由于常用的无机半导体材料... 仿生电子皮肤触觉传感器是实现机器人智能化发展的先决条件,机器人等复杂的三维载体表面或活动关节部位接触压力感知的可延展的柔弹性电子皮肤高柔性、高弹性和灵活可调等适形性要求高且具有广阔的应用前景。由于常用的无机半导体材料和金属材料及其化合物断裂极限应变较低,难以满足可延展的柔弹性电子皮肤的要求,因此,具有可延展性的二维纳米膜、纳米带或一维纳米线等电极或互联导体得到广泛应用;基于力学屈曲的薄膜基板结构和纳米级导电元件的结构设计可有效改善无机材料的受力情况,明显提高材料整体的可拉伸性;采用纳米制造等新型技术制备的新型材料和结构一体化使得可延展的柔性电子皮肤的柔弹性显著提高。高柔弹性仿生电子皮肤触觉传感器可提高机器人的环境适应性,有利于机器人与人类之间建立起一种新型的人机共融模式。 展开更多

关键词 机器人 压力感知 电子皮肤 柔性 柔弹性

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用于电子皮肤的界面应力传感器的研究 被引量：5

11

作者 吕晓洲 卢文科 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期340-345,共6页

截肢表面和假肢接口之间的应力分布以及人体足底应力分布对医学研究有着极为重要的意义.为了测量截肢和足底界面应力,本文提出了用平板电容和PDMS超弹塑性材料制作用于电子皮肤的界面应力传感器的方法.对该传感器的测量范围、器件大小... 截肢表面和假肢接口之间的应力分布以及人体足底应力分布对医学研究有着极为重要的意义.为了测量截肢和足底界面应力,本文提出了用平板电容和PDMS超弹塑性材料制作用于电子皮肤的界面应力传感器的方法.对该传感器的测量范围、器件大小、材料选择、机械部分设计、电极耦合和器件制作等问题提出了解决方法.最后,制作出了能够测量0～220kPa正压力和0～70kPa剪切力的用于电子皮肤的界面应力传感器.从实验得到传感器在不同正压力和剪切力下输出电容的实验数据,利用实验数据给出了传感器对正压力和剪切力的响应函数和响应曲线. 展开更多

关键词 平板电容 界面应力传感器 电子皮肤

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基于三明治结构的高灵敏度新型电子皮肤 被引量：2

12

作者 陈乐 王英 李海华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期499-506,共8页

具有高灵敏度和快速响应时间的电子皮肤在人体信号监测和机器人领域有广阔的应用前景.模仿人体皮肤的结构,提出了一种自锁型的电子皮肤,上层为规则的金字塔阵列,下层为不规则的起伏.该器件最高灵敏度达到190.4 kPa^-1,最低探测压力为32 ... 具有高灵敏度和快速响应时间的电子皮肤在人体信号监测和机器人领域有广阔的应用前景.模仿人体皮肤的结构,提出了一种自锁型的电子皮肤,上层为规则的金字塔阵列,下层为不规则的起伏.该器件最高灵敏度达到190.4 kPa^-1,最低探测压力为32 Pa,响应时间为8 ms,回复时间为8 ms,在3000次循环载荷下表现出很好的稳定性.该器件制备工艺简单,模具可循环使用,满足大规模生产的条件.将该器件应用于分辨不同的机械力和监测人体的生理信号,表现出良好的性能,发展潜力巨大. 展开更多

关键词 电子皮肤 三明治结构 金字塔结构 高灵敏度

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一种电子皮肤的触觉传感性能研究 被引量：5

13

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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高灵敏度柔性电子皮肤的研究与应用进展 被引量：13

14

作者 吴帅帅 高国伟 刘硕 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第7期1-5,22,共6页

电子皮肤(E-skin)是一种机器人触觉系统,它附着在机器表面,通过传感单元检测压力,使机器人像人一样感知周围环境。为了满足机器人对弯曲、挤压、扭转等形变的精确触觉感知,国内外学者在可靠的材料选择和新颖的结构设计上做了大量的创新... 电子皮肤(E-skin)是一种机器人触觉系统,它附着在机器表面,通过传感单元检测压力,使机器人像人一样感知周围环境。为了满足机器人对弯曲、挤压、扭转等形变的精确触觉感知,国内外学者在可靠的材料选择和新颖的结构设计上做了大量的创新性研究。本文综述了触觉传感器的分类和原理,通过对敏感材料的选择与调控以及新型敏感结构的设计来提高触觉传感器的柔性和灵敏度的研究进展,以及多维力检测和多功能性的研究进展。最后,指出了研究高灵敏度柔性电子皮肤可能面临的挑战和未来的发展方向。 展开更多

关键词 电子皮肤 柔性 高灵敏度 触觉传感器

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多维感知柔性电子皮肤的发展现状 被引量：15

15

作者 孔霞 宋浩冉 +3 位作者 宋佳音 管宗上 郭宗庆 路广 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期190-200,共11页

电子皮肤是一种致力于模拟并超越人类皮肤功能的可穿戴柔性仿生传感器,可模仿人体皮肤对外界环境的感知,在医疗健康、智能机器人等领域有着广阔的应用前景,是当今重要的前沿研究方向之一。本文简单介绍了电子皮肤的发展历史,并详细论述... 电子皮肤是一种致力于模拟并超越人类皮肤功能的可穿戴柔性仿生传感器,可模仿人体皮肤对外界环境的感知,在医疗健康、智能机器人等领域有着广阔的应用前景,是当今重要的前沿研究方向之一。本文简单介绍了电子皮肤的发展历史,并详细论述了在制备过程中材料、结构、基底、器件选择等方面的最新研究进展,概括了电子皮肤应具备的可拉伸性、可自愈性、自供电性、集成性和生物相容性等特性,列举了基于应变传感、温度传感、湿度传感和代谢物传感的电子皮肤,以及其在健康检测、触觉、人机交互、生物医疗、心率脉搏检测等方面做出的巨大贡献。通过举例分析电子皮肤在诸多方面的研究成果,说明电子皮肤对人类健康和社会进步做出了巨大贡献。电子皮肤的蓬勃兴起必将推动科学发展,造福人类。 展开更多

关键词 电子皮肤 材料选择 特性应用 多维感知

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电子皮肤热点核心材料及其在生命健康领域中的应用研究进展 被引量：7

16

作者 张晟 曾俊彦 +1 位作者 尚方方 曾祥琼 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期23-37,共15页

人体皮肤能够感知外界的信息,在与外界交流中起着重要的作用。模仿人体皮肤特性和环境感知能力的电子皮肤在医疗监控、仿生假肢与机器人触觉感知等领域中有着广泛的应用。与传统的可穿戴传感器相比,电子皮肤更轻、更灵活、更具延展性,... 人体皮肤能够感知外界的信息,在与外界交流中起着重要的作用。模仿人体皮肤特性和环境感知能力的电子皮肤在医疗监控、仿生假肢与机器人触觉感知等领域中有着广泛的应用。与传统的可穿戴传感器相比,电子皮肤更轻、更灵活、更具延展性,而且具有无线、透明、与人体皮肤兼容等特性,已成为新兴的研究领域之一。电子皮肤可以连续检测人体的大量物理和生化参数、人体运动、气体等,以实时监测人体健康、体育运动以及各种环境中的气体。本文综述了电子皮肤所使用的最新材料,包括零维(0D)、一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)微纳米材料、聚合物材料、水凝胶材料及其复合材料等;详细归纳了基于这些热点核心材料所构建的电子皮肤在健康监测、运动监测以及气体监测等生命健康领域中的应用;指出了电子皮肤在研究过程中依然存在着成本高、工艺复杂等技术难题,但电子皮肤发展趋势朝着多功能化和多种外界刺激同步检测发展,并且在医疗设备、机器技术及未来的制造领域中应用前景广阔。 展开更多

关键词 电子皮肤 纳米材料 健康监测 运动监测 气体监测

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纤维基自供能电子皮肤的构建及其应用性能研究进展 被引量：5

17

作者 吕晓双 刘丽萍 +2 位作者 俞建勇 丁彬 李召岭 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期183-191,共9页

本文结合触觉传感型电子皮肤的组成结构,首先介绍了常用构筑材料的种类、性能特点及制备工艺,然后针对致密的薄膜基和橡胶基电子皮肤透气性差,长期穿戴易导致皮肤刺痒等问题,概述了可呼吸纤维材料作为电子皮肤基底层、电极层和传感层所... 本文结合触觉传感型电子皮肤的组成结构,首先介绍了常用构筑材料的种类、性能特点及制备工艺,然后针对致密的薄膜基和橡胶基电子皮肤透气性差,长期穿戴易导致皮肤刺痒等问题,概述了可呼吸纤维材料作为电子皮肤基底层、电极层和传感层所具有的独特优势。其次,介绍了压电式和摩擦电式电子皮肤的触觉传感原理,不仅可以实现实时的压力响应,还可收集环境中的机械能转化为电能来实现自供能,有利于制备微型、轻量、柔性的可穿戴器件。最后,从制备方法、性能表征和功能应用等方面系统总结了近年来纤维基自供能电子皮肤在运动监测、医疗检测等多个领域的应用进展,并深入探讨了目前存在的问题与未来的发展方向。 展开更多

关键词 电子皮肤 纤维材料 自供能 压电 摩擦电 智能纤维

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电子皮肤研究进展:材料、功能与应用 被引量：4

18

作者 马超 赵刚 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期725-746,共22页

电子皮肤是指模仿人类皮肤的特征以及具备相似感知功能的设备,得益于其卓越的可穿戴性和多功能性,近年来在健康监测、人机交互和机器感知等领域展现出巨大的应用前景而备受关注.本文从材料特性、功能特性及典型应用三个方面综述了电子... 电子皮肤是指模仿人类皮肤的特征以及具备相似感知功能的设备,得益于其卓越的可穿戴性和多功能性,近年来在健康监测、人机交互和机器感知等领域展现出巨大的应用前景而备受关注.本文从材料特性、功能特性及典型应用三个方面综述了电子皮肤近年来的研究进展,重点介绍了如何实现电子皮肤的可拉伸性、自修复性和生物相容性以及对物理、化学和电生理信号的实时监测.最后对电子皮肤及发展所面临的挑战和可能的解决方案进行了讨论与展望.电子皮肤作为一个新兴的研究热点,需要材料、信息、工程和生命等多个领域的科学家共同合作,才能充分发挥其潜力. 展开更多

关键词 电子皮肤 多功能材料 可穿戴传感器 实时监测

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各向异性导电性能的柔性应变传感电子皮肤 被引量：2

19

作者 郎博 张雪慧 +2 位作者 武晓刚 王艳芹 陈维毅 《中国生物医学工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期594-602,共9页

具有生理信号智能传感功能的电子皮肤(e-skins),因其在智能机器人、人机界面和可穿戴医疗系统等方面的广泛应用前景而备受关注。因此,构建具有各向异性导电性能的电子皮肤,从而拓宽柔性传感电子皮肤的应用范围至关重要。本研究以柔性聚... 具有生理信号智能传感功能的电子皮肤(e-skins),因其在智能机器人、人机界面和可穿戴医疗系统等方面的广泛应用前景而备受关注。因此,构建具有各向异性导电性能的电子皮肤,从而拓宽柔性传感电子皮肤的应用范围至关重要。本研究以柔性聚乙烯醇(PVA)为水凝胶基底材料,利用磁感应技术诱导具有电、磁性能的纳米复合物Fe_(3)O_(4)@MXene在PVA网络中取向排列,构筑了具有各向异性导电性能的Fe_(3)O_(4)@MXene/PVA复合水凝胶。结果表明,当PVA聚合物的交联度为1.5%,PVA质量分数为8 wt%时,Fe_(3)O_(4)@MXene/PVA复合水凝胶的拉伸模量达到19.49 kPa,断裂应变达到237%,所得凝胶的力学性能最优;当Fe_(3)O_(4)@MXene的质量分数为0.064 wt%时,所得凝胶的导电性能最优,且该凝胶在平行于纳米复合物取向方向的电导率达到0.415 S/m,垂直于纳米复合物取向方向的电导率为0.319 S/m。最后,验证了该复合水凝胶作为电子皮肤,用于实现人体手腕关节弯曲角度实时监测的可行性。该电子皮肤接近人体组织的各向异性形态及结构,在生物医学和电子传感等相关领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 各向异性 电子皮肤 磁诱导 水凝胶 应变传感

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基于电子皮肤的机器人运动感知算法研究

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作者 陈楚浩 谢瑜 代稷珅 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第6期100-105,109,共7页

为了使机器人在光线不足、黑暗、沙尘等环境下感知目标物体的运动,提出了基于电子皮肤的机器人运动感知算法。算法首先使用电子皮肤作为触觉传感器采集触觉图像,接着利用柔性基底和图像形态学技术改善触觉图像;然后通过识别触觉图像形... 为了使机器人在光线不足、黑暗、沙尘等环境下感知目标物体的运动,提出了基于电子皮肤的机器人运动感知算法。算法首先使用电子皮肤作为触觉传感器采集触觉图像,接着利用柔性基底和图像形态学技术改善触觉图像;然后通过识别触觉图像形心和配准最优旋转来计算目标的平移和旋转;最后使用线性回归模型拟合平移距离和旋转角度以计算运动速度,完成运动感知。此外,使用高精度并联定位平台验证了算法精度,算法计算平移距离及速度的最大误差不超过2.7%和6.0%,计算旋转角度及速度的最大误差不超过9.7%和4.0%。该结果表明机器人触觉能在极端的工作环境下代替视觉感知物体运动,进而改善与目标的交互,扩展机器人应用场合。 展开更多

关键词 机器人 电子皮肤 触觉传感 旋转配准 图像处理 运动感知

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