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。
清华大学机械系智能与生物机械实验室程嘉副研究员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。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。
研究团队开发了一种基于摩擦电-惯性双模态传感的交互手套系统（TI-Glove），能够同时捕捉手指弯曲和手部方位变化，从而实现更加直观和自然的人机交互体验。该系统功能集成于单一手套中，相较于现有方案，具有更高的集成度和更广泛的功能范围。针对摩擦电传感器输出电荷泄漏的问题，设计了一种具有电荷保持功能的轻量化信号处理电路，可实现摩擦电传感器信号连续变化的便携式测量。通过结合连续摩擦电信号和惯性传感信号的双模态信息，TI-Glove系统能够支持多种人机交互功能，如高级机器人控制、虚拟现实交互、照明控制以及直观界面操作。此外，该研究还开发了一种基于人工智能的手语识别系统，利用摩擦电和惯性传感数据融合技术，显著提升了复杂手势的识别精度，对10种手势的识别率达到99.38%。所提出的TI-Glove系统具有设计简洁、成本低廉和集成度高的特点，其电荷保持电路为摩擦电传感器的便携式测量提供了新的思路。该系统在工业制造、娱乐、智能家居技术以及残障辅助等多个领域展现出广阔的应用潜力。
【参考文献】
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202408689
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