电子皮肤-带有自解耦的三轴力感应的柔软皮肤

科技   2024-12-14 09:30   江苏  

研究背景

电子皮肤集成了法向力和剪切力,在机器人技术、触觉和健康监测等不同领域具有广泛的应用。当前的多轴接触式传感器在结构和制造方面通常很复杂,或者需要大量的校准过程,从而限制了它们的广泛应用。


创新点

法国国家科学研究中心-蒙彼利埃大学Youcan Yan和Abderrahmane Kheddar等人报道了一种电子软磁皮肤,能够在每个触觉点处自解耦三轴力。作者使用简单的传感器结构,具有可定制的灵敏度和测量范围,将校准复杂性从已知的二次 (N2) 或立方 (N3) 刻度降低到线性 (3N) 刻度。传感器的三轴自耦特性是通过叠加两个具有正交磁化模式的正弦磁化柔性磁膜来实现的。利用自耦功能及其简单的结构,作者证明了该传感器可以促进多种应用,例如测量人工膝关节中的三维力分布、通过触摸演示教学机器人以及在各种活动中监测膝关节支架与人体皮肤之间的相互作用力。


文章解析

图1:传感器的结构和磁场的叠加原理。

图2:使用触觉传感器测量膝关节力分布和机器人示教。

图3:使用触觉传感器监测膝关节支具力的演示。

图4:使用触觉反馈对鸡蛋的自适应抓取演示。
读后感

作者报道了一种软触觉传感器,它可以自解耦三轴力,具有可定制的灵敏度和测量范围。所提出的自解耦机制不仅简化了传感器结构,还简化了制造和校准过程,从而将校准复杂性从二次 (N2) 或三次 (N3) 刻度降低到线性 (3N) 刻度。此功能支持广泛的应用。我们举例说明了它在评估人工膝关节中的力分布,通过物理演示来教机器人。我们还将传感器集成到护膝中,用于监测不同人类活动期间的相互作用力。

【参考文献】

https://www.nature.com/articles/s42256-024-00904-9#Abs1

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