SDT1-028K壓電薄膜傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手勢(shì)遠(yuǎn)程控制

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】SDT1-028K壓電薄膜傳感器事業(yè)部，張工。

SDT1-028K壓電薄膜傳感器包含一個(gè)與塑膠殼相連的矩形壓電薄膜元件和一根18英寸長(zhǎng)的同軸電纜線，薄膜元件上下兩層絲印銀漿，然后對(duì)折，形成一個(gè)自屏蔽的工作區(qū)域，用在高EMI環(huán)境。SDT1-028K可用雙面膠，環(huán)氧膠和氰基丙烯酸鹽粘結(jié)劑粘貼到其他表面上，當(dāng)移去傳感器時(shí)，雙面膠可能會(huì)將薄膜上的金屬鍍層撕掉。當(dāng)以某種方式將SDT1粘貼到某個(gè)面上時(shí)，它可以作為一個(gè)性能優(yōu)良的接觸傳聲器和動(dòng)態(tài)應(yīng)力計(jì)，其輸出信號(hào)能直接被示波器（優(yōu)選10MΩ）或者信號(hào)分析器接收到。

SDT1-028K

交互式人機(jī)界面使人類能夠控制硬件并收集反饋信息，是人與機(jī)器之間的橋梁，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注和快速發(fā)展。在iHMI中，柔性壓力傳感器和彎曲角度傳感器被認(rèn)為是機(jī)器人和手勢(shì)識(shí)別等應(yīng)用中最重要的組件。當(dāng)這些傳感器集成到iHMI中以模擬人體皮膚的綜合特性時(shí)，它們需要始終覆蓋在人體上，即使使用集成的類皮膚電池或自持電源。 然而，傳統(tǒng)的電壓電PZT和AlN基壓力傳感器由于其高制造溫度和固有的脆性而與柔性基板不兼容，難以實(shí)現(xiàn)彎曲測(cè)量。關(guān)于SDT1-028K壓電傳感器彎曲檢測(cè)的報(bào)道大多是定性測(cè)量，只判斷是否有彎曲，而對(duì)彎曲角度的定量檢測(cè)很少。因此，在iHMI中實(shí)現(xiàn)具有自驅(qū)動(dòng)能力的彎曲角度的定量測(cè)量仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

SDT1-028K

SDT1-028K壓電薄膜傳感器的協(xié)同壓電效應(yīng)和聚合物柔韌性，這種PES表現(xiàn)出優(yōu)異的彎曲靈敏度（4.4mV deg-1），角度范圍從44°到122°，快速響應(yīng)時(shí)間為76ms，并具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性。此外，PES可以在彎曲和按壓模式下工作，具有0.33 V kPa-1的超高壓靈敏度，響應(yīng)時(shí)間為16 ms。與iHMI集成后，PES可自適應(yīng)覆蓋不同曲面，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的彎曲角度記錄和快速識(shí)別，實(shí)現(xiàn)智能人機(jī)交互。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)與人手同步動(dòng)作，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手的遙控應(yīng)用。這種基于CPZNs的自供電PES在結(jié)構(gòu)和基本機(jī)制上是獨(dú)一無(wú)二的，

基于CPZN的自供電PES的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(a) 應(yīng)用于iHMI領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的智能傳感器示意圖。(b) 裝置，(c) NFs薄膜和(d) 單跟NF的示意圖。(e) 彎曲模式下傳感器的照片。(f)NF的SEM圖像。(g) 單跟NF的TEM圖像。(h) FEM模擬的結(jié)果。(i) 基于PES的機(jī)器人手機(jī)遙控器的應(yīng)用。

PES的CPZN的表征。(a) PVDF/ZnO柔性傳感器制造過(guò)程。PVDF/ZnO中 ZnO含量為(b)0wt％，(c) 1wt％，(d) 3wt％，(e) PVDF/ZnO 5wt％的SEM圖像。(f) PVDF/ZnO NFs的元素分布圖。(g) PVDF/ZnO NFXRD圖。(h) PVDF/ZnO NFs的拉曼光譜。(i) PVDF/ZnO NF的FTIR光譜。

設(shè)計(jì)的PES的電氣特性。(a) 壓力模型下PES的測(cè)量示意圖。0.35 N ~ 8.75 N不同力下PES的開(kāi)路電壓(b)和短路電流(c)的關(guān)系。(d) 不同作用力下一周期開(kāi)路電壓的放大圖。(e) 壓力模型中PES的升降次數(shù)。(f) 壓力為4.67 kPa的重復(fù)加壓/減壓條件下的PES在5000次循環(huán)下的力學(xué)耐久性試驗(yàn)。(g) 顯示彎曲模型下PES測(cè)量的示意圖。不同的角度（φ）范圍從122°到44°，PES的開(kāi)路電壓(h) 和短路電流 (i) 關(guān)系。(j) 不同角度下增加開(kāi)路電壓。(k) 彎曲模型中的PES的上升/下降時(shí)間。(l) 角度為97°持續(xù)5000次循環(huán)重復(fù)彎曲/不彎曲條件下，PES的機(jī)械耐久性試驗(yàn)。

設(shè)計(jì)的PES在iHMI中的應(yīng)用。(a) 檢測(cè)PES握把力量的照片。(b) 不同握把強(qiáng)度下PES的短路電流輸出。(c) 放置在書(shū)中的PES檢測(cè)開(kāi)/合書(shū)角度的照片。(d) PES在關(guān)閉階段（紅色區(qū)域）和開(kāi)啟階段的短路電流輸出（藍(lán)色區(qū)域）。(e) 一種人機(jī)遙控系統(tǒng)示意圖，采用幾個(gè)簡(jiǎn)單的電氣模塊實(shí)現(xiàn)手勢(shì)遠(yuǎn)程控制。(F) 基于PES的手勢(shì)遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用。

展示了其作為用于壓力傳感和彎曲運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的靈活自供電SDT1-028K壓電薄膜傳感器的應(yīng)用。 所制備的PES可以在壓力和彎曲條件下工作，無(wú)需外接電源，具有良好的柔韌性和高靈敏度。 通過(guò)將人類手指的脈沖信號(hào)無(wú)線傳輸?shù)綑C(jī)器人手掌，進(jìn)一步成功實(shí)現(xiàn)了自供電實(shí)時(shí)手勢(shì)遙控系統(tǒng)。 更重要的是，PES的卓越性能使其易于集成到測(cè)量系統(tǒng)中。