上海維立勝衡傳感器有限公司
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閱讀：313發(fā)布時間：2025-2-28
近日，英國曼徹斯特大學、牛津大學、索爾福德大學和中國吉林大學的研究人員組成的團隊在Communications Engineering期刊上發(fā)表了題為“Fully 3D printed flexible,conformal and multi-directional tactile sensor with integrated biomimetic and auxetic structure”的論文，介紹了一種使用自主研發(fā)的3D打印系統(tǒng)制造的具有改進傳感性能的保形觸覺傳感器。該傳感器通過集成仿生互鎖和負泊松比結構來檢測剪切刺激。這種設計可擴展傳感范圍（從0.1至0.26 MPa），并在法向和剪切方向上實現(xiàn)高靈敏度，其值分別為0.63 KPa?¹和0.92 N?¹。
此外，該觸覺傳感器能夠檢測40−90°C范圍內(nèi)的溫度變化。為了驗證所提出方法的可行性，研究人員將觸覺傳感器直接打印到仿生機器人手的指尖、近端股骨和腰椎上。研究結果表明，所提出的方法有望在人工上肢中實現(xiàn)感覺運動控制和溫度傳感，并能監(jiān)測軟骨磨損出現(xiàn)的骨摩骨負載。
由121個傳感元件組成的柔性觸覺傳感器陣列，該結構包含上下乳突—負泊松比傳感層，并夾在兩個柔性電極層之間。觸覺元件的傳感面積和分布密度與慢適應I型和快適應I型機械感受器相當，以確保所提出的傳感器的傳感能力與人類受試者的傳感能力相匹配。
綜上所述，本研究開發(fā)了一種基于仿生互鎖和負泊松比結構的全3D打印柔性觸覺傳感器，用于感知接觸壓力和環(huán)境溫度。通過使用定制的3D打印機，研究人員將石墨烯/CNT/硅橡膠和涂有銀粉的硅樹脂復合材料直接打印在工作表面上，以高效經(jīng)濟的方式制造觸覺傳感器。在靈敏度、傳感范圍和線性度方面，其性能與大多數(shù)已發(fā)布的高性能觸覺傳感器相似。仿生和負泊松比結構的集成是實現(xiàn)壓力和力傳感的高靈敏度和大線性傳感范圍的關鍵因素。復合材料中CNT和石墨烯的優(yōu)化重量比確保了良好的溫度傳感性能。負泊松比結構的使用提供了的機械性能，可以有效地融入觸覺傳感器的設計中。這種傳感器可以被快速制造到各種工作表面上，包括遠端指骨、人體椎骨和遠端股骨等，從而實現(xiàn)對復雜生物力學接觸的監(jiān)測。所提出的觸覺傳感器還能為仿生機器人手提供觸覺和溫度反饋，實現(xiàn)出色的感覺運動性能。
https://doi.org/10.1038/s44172-023-00131-x
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