研究人員利用廉價(jià)的LED和染料創(chuàng)造了一種光纖傳感器

康奈爾大學(xué)的研究人員利用廉價(jià)的LED和染料創(chuàng)造了一種光纖傳感器，最終制造出一種可拉伸的皮膚狀材料，能夠檢測(cè)變形，包括壓力、彎曲和應(yīng)變。該傳感器可以參與實(shí)現(xiàn)軟性機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用，并可能助力增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，因?yàn)檐浶钥纱┐鱾鞲衅骺梢宰屧鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)用戶感受到與現(xiàn)實(shí)世界類似的感覺。

該技術(shù)還有其他應(yīng)用，研究人員目前正致力于將該技術(shù)商業(yè)化，用于物理治療和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)。他們的工作建立在之前Rob Shepherd實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建的可拉伸傳感器工作的基礎(chǔ)上。

早期的可拉伸傳感器技術(shù)出現(xiàn)于2016年，使用通過光波導(dǎo)和光電二極管發(fā)送的光來檢測(cè)光束強(qiáng)度的變化，以確定材料是否變形。對(duì)于新項(xiàng)目，研究人員Hedan Bai從基于二氧化硅的分布式光纖傳感器中獲得靈感，該傳感器能夠檢測(cè)微小的波長(zhǎng)變化，以此來識(shí)別多種屬性，包括濕度、溫度和應(yīng)變的變化。

然而，硅纖維與柔軟和可拉伸的電子產(chǎn)品不兼容，解決的辦法是制作一種用于多模態(tài)傳感的可拉伸光導(dǎo)（SLIMS）傳感器。這是內(nèi)置一對(duì)聚氨酯彈性體芯子的管路，其中一個(gè)芯是透明的，另一個(gè)芯在多個(gè)位置填充了吸收染料，并連接到一個(gè)LED，每個(gè)芯都連接著一個(gè)紅綠藍(lán)傳感器芯片，能夠記錄光的光路的幾何變化。

雙核心設(shè)計(jì)增加了傳感器可用于檢測(cè)一系列變形的輸出數(shù)量，包括壓力、彎曲或伸長(zhǎng)，它通過點(diǎn)亮作為空間編碼器的染料來指示變形。該技術(shù)與一個(gè)數(shù)學(xué)模型相配合，能夠?qū)⒉煌淖冃谓怦睿⒕_地確定它們的確切位置和幅度。這種傳感器可以使用分辨率較低的小型光電子器件工作，使其成本更低，更容易制造和集成到系統(tǒng)中。

這種傳感器還可以被整合到機(jī)器人的手部，例如VR/AR用戶的可穿戴手套中。

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