中科院力學(xué)所在柔性曲率傳感器研究取得進(jìn)展
柔性可穿戴設(shè)備在運(yùn)動、健康、醫(yī)療等方面有著重要的發(fā)展前景,是當(dāng)前國際研究熱點。在人體運(yùn)動監(jiān)測方面,人體表面主要變形模式為拉/壓變形和彎曲變形,而且都是大變形。對于適用于柔性可穿戴設(shè)備的監(jiān)測拉/壓變形的柔性傳感器,已經(jīng)有很多相關(guān)研究;但對于彎曲變形(曲率或彎曲角度)監(jiān)測,之前主要有兩類方法:1)采用應(yīng)變傳感器替代,如圖1a所示,這種方式要求傳感器與人體完美粘合,一旦產(chǎn)生滑動,測量結(jié)果毫無意義,而這種粘合方式對于用戶來說是難以接受的,所以不適用于實際的可穿戴設(shè)備;2)采用光學(xué)辦法,設(shè)備復(fù)雜,不具有便攜性,也不適用于可穿戴設(shè)備。
近日,中國科學(xué)院力學(xué)研究所科研團(tuán)隊與大連理工大學(xué)及北京航空航天大學(xué)合作,從力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā),研制了適用于可穿戴設(shè)備的薄膜貼片式柔性曲率傳感器。該傳感器可以精確測量被測曲面的動態(tài)彎曲曲率和彎曲角度,而且其彎曲測量結(jié)果不受拉伸變形的影響,所以在實際應(yīng)用過程中,不要求傳感器與被測曲面完美粘合,只需要貼合(允許小范圍滑動,如戴手套或穿緊身衣的方式)即可,如圖1b所示?梢姡搨鞲衅鞣浅_m合與穿戴服飾集成,可應(yīng)用于關(guān)節(jié)彎曲監(jiān)測、手勢識別、坐姿監(jiān)測等柔性智能穿戴設(shè)備,如圖2所示。 ![]() 圖1.(a)應(yīng)變傳感器與(b)曲率傳感器用于關(guān)節(jié)彎曲變形監(jiān)測的優(yōu)劣勢 ![]() 圖2. 曲率傳感器用于手勢識別和坐姿監(jiān)測 該工作相關(guān)論文近日在《先進(jìn)材料技術(shù)》上發(fā)表(Adhesion-Free Thin-Film-Like Curvature Sensors Integrated on Flexible and Wearable Electronics for Monitoring Bending of Joints and Various Body Gestures. Advanced Materials Technologies, 2018),力學(xué)所為第一單位,蘇業(yè)旺、李銳、陳玉麗為共同通訊作者。該研究工作受到中科院百人計劃項目、國家自然科學(xué)基金面上項目的資助和中科院先導(dǎo)項目(XDB22040501)的支持。(文章來源:力學(xué)研究所 ) |