南洋理工研制出可拉伸、變形不敏感仿生觸摸定位傳感器

人機界面是人與機器之間傳遞、交換信息的重要媒介和對話接口，能夠實現機器的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。人機界面包括皮層微電極、可穿戴傳感器、外掛輔助設備等。通過這些設備，人們的想法可以很容易地轉變為機器可執行的動作指令。為了實現多功能的人機交互，常用的做法是采用多個集成化的傳感器陣列。這種做法通常存在著制備流程步驟多、信號處理布線多、能耗高等不足之處。為了實現舒適的穿戴體驗，可穿戴設備需要具有高度的可拉伸性。此外，當器件受到形變拉伸時，器件能否繼續穩定工作也需要進一步考慮。

近日，中國與新加坡科研人員提出了一種分層電接觸結構，通過一種彎曲可自由變形的導電針線，研制出了高度可拉伸、變形不敏感的仿生觸摸定位傳感器。不需要集成多個傳感器，通過所研制的一個器件就可以實現信號感知、傳輸、識別等功能一體化。相關研究成果以A highly stretchable and deformation-insensitive bionic electronic exteroceptive neural sensor for human-machine interfaces為題發表在國際知名期刊Nano Energy上(影響因子16.602，一區TOP)。該研究人員包括新加坡南洋理工大學鄭元謹教授(Yuanjin Zheng)、華南理工大學徐向民教授(Xiangmin Xu)等。

經過研究發現，這種仿生觸摸定位傳感器拉伸不敏感性達到100%，具有超過15000次的循環測試穩定性、小于15ms的快速響應時間。器件可以自由剪切，實現定制化構建。通過數模信號轉換和無線通信技術，研究團隊展示這種可穿戴觸摸定位傳感器在無人機和智能家居的潛在應用，為高性能多功能一體化可穿戴設備的研究提供了重要的樣本。

圖1、可拉伸、變形不敏感仿生觸摸定位傳感器概念圖與工作原理圖

圖2、研究人員展示所研制的傳感器具有可剪切特性

圖3、可以定制成不同的手帶、手環用于無人機和智能家居的交互控制