随着技术的不断进步，人机交互（HMI）领域对直观、自然的交互方式提出了更高的要求。智能手套作为捕捉复杂手部动作的重要工具，逐渐成为推动人机交互发展的关键方向。而基于摩擦电效应的传感器因其自供电、低成本、材料选择灵活等优势，在可穿戴设备领域展现了巨大的应用潜力。然而，由于以往信号采集电路的漏电流导致信号衰减并难以监测连续变化，摩擦电传感器在实际应用中面临着显著瓶颈。因此，开发便携的测量方案以实现对输出电荷的保持和连续信号的稳定监测，已成为亟待解决的技术难题。
近日，清华大学机械系智能与生物机械实验室程嘉团队提出了一种创新的电荷保持策略，利用基于电荷测量的信号处理电路成功解决了传统电压测量方法下摩擦电传感器的漏电流问题，实现了对连续传感信号的精准捕获。在此基础上，研究团队设计并实现了摩擦电-惯性双模态传感手套（TI-Glove）。该手套通过高度集成的设计，能够实时、便携地支持多功能人机交互，如高级机器人控制、虚拟现实交互、照明控制、直观界面操作以及复杂手语识别。这一研究为摩擦电传感器的便携化应用以及未来HMI技术的发展提供了新的技术路径。
图1.采用摩擦电-惯性双模传感技术的TI-Glove智能系统
图2. 摩擦电传感器的工作机理和特性
图3. 摩擦电传感信号的分析与便携式采集
图4. TI-Glove在多功能人机交互中的演示
图5. 人工智能支持的复杂手语识别系统
该论文通讯作者为清华大学机械系程嘉副研究员。清华大学机械系硕士生杨博为论文第一作者，程嘉副研究员和机械系博士后曲学铖为共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、博士后科学基金等项目的支持。
论文信息：Triboelectric-Inertial Sensing Glove Enhanced by Charge-Retained Strategy for Human-Machine Interaction
Bo Yang, Jia Cheng,* Xuecheng Qu, Yuning Song, Lifa Yang, Junyao Shen, Ziqian Bai, Linhong Ji，Advanced Science
DOI: 10.1002/advs.202408689
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202408689
