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可同时处理非触摸和触觉刺激的电子传感器出现!

2019-10-31 16:23 来源:电源网编译 编辑:Janet

通过巧妙地利用磁场,来自Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)和位于林茨的约翰尼斯开普勒大学(Johannes Kepler University)的科学家们开发出了第一个可以同时处理非触摸和触觉刺激的电子传感器。由于各种刺激信号的重叠,以前的尝试到目前为止都未能在一个设备上组合这些功能。该传感器易于应用于人体皮肤,可以为虚拟场景和增强现实场景提供无缝交互平台。研究人员在科学杂志《自然通讯》上发表了他们的研究结果。

人类最大的器官——皮肤——可能是身体功能最多样化的部分。它不仅能在几秒钟内分辨出各种各样的刺激,还能在大范围内对信号强度进行分类。HZDR离子束物理与材料研究所的Denys Makarov博士和林茨大学的Martin Kaltenbrunner教授领导的软电子实验室的一个研究小组已经成功地制造出了具有类似特性的电子对口物。根据科学家的说法,他们的新传感器可以极大地简化人类和机器之间的相互作用,正如丹尼斯·马卡洛夫解释的那样:“虚拟现实中的应用正变得越来越复杂。因此,我们需要能够处理和区分多种交互模式的设备。”

然而,目前的系统要么只记录物理触摸,要么以非触摸的方式跟踪物体。这两种相互作用的途径现在首次结合在传感器上,科学家们称之为“磁性微电子机械系统”(m-MEMS)。“我们的传感器处理无触点的电信号和不同区域的触觉交互,”来自HZDR的第一作者金戈博士说,“通过这种方式,它可以实时区分刺激物的来源,并抑制来自其他来源的干扰影响。”这项工作的基础是科学家们做出的不同寻常的设计。

可同时处理非触摸和触觉刺激的电子传感器出现!

所有表面的柔韧性

在一层薄薄的聚合物薄膜上,他们首先制造了一个磁传感器,它依赖于所谓的巨磁电阻(GMR)。该薄膜由一个硅基聚合物层(聚二甲基硅氧烷)密封,该聚合物层包含一个圆腔,该圆腔被设计成与传感器精确对准。在这个空洞里,研究人员集成了一个可弯曲的永磁体,其表面突出金字塔状的尖端。马卡洛夫评论说:“结果更让人联想起带有光学修饰的保鲜膜。”“但这正是我们传感器的优势之一。”这就是它保持如此特别灵活的原因:它完美地适合所有环境。即使在弯曲的条件下,它也能工作而不丧失其功能。例如,传感器可以很容易地放在指尖上。

正是以这种方式,科学家们测试了它们的发展。金戈解释道:“在雏菊的叶子上,我们贴了一块永磁体,它的磁场指向与我们平台上的磁体相反的方向。”当手指靠近外部磁场时,GMR传感器的电阻会发生变化:它会下降。这种情况会一直持续到手指接触到叶子的那一刻。此时,它突然上升,因为内置的永磁体被压得更靠近GMR传感器,从而叠加了外部磁场。金戈表示:“这就是我们的m-MEMS平台如何在几秒钟内实现从无触摸到触觉交互的明显转变。”

点击代替点击,点击,点击

这使得传感器可以有选择地控制物理和虚拟物体,正如该团队进行的一项实验所证明的那样:物理学家们在一块装有永磁体的玻璃板上投射虚拟按钮,操纵真实的条件,比如室温或亮度。科学家们首先可以通过与永磁体的相互作用来选择所需的虚拟功能。当手指接触到平板时,m-MEMS平台自动切换到触觉交互模式。轻或重的压力,然后可以用来,例如,降低或增加相应的室温。

研究人员将之前需要多次互动的活动减少到一次。Martin Kaltenbrunner说:“一开始,这听起来像是一小步。”“然而,从长远来看,人类和机器之间更好的接口可以建立在这个基础上。”这种“电子皮肤”——除了虚拟现实空间——还可以用于无菌环境。外科医生可以在手术过程中使用传感器在不接触医疗设备的情况下进行操作,这将减少污染的危险。

本文编译自sciencedaily,未经许可,请勿转载。

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