安徽建筑大学：碳纳米管聚氨酯海绵压力传感器的创新应用

来源：kaiyun 发布时间：2024-06-20 14:35:19

　　结果表明，传感器能有效捕捉这些不同的信号，从而区分不同的运动状态。此外，该传感器还能通过有规律的

产品介绍

　　结果表明，传感器能有效捕捉这些不同的信号，从而区分不同的运动状态。此外，该传感器还能通过有规律的按压准确传递 26 个英文字母和 10 个阿拉伯数字的摩尔斯电码。最后，利用传感器制作了一个感知手套，用于表达阿拉伯数字 0-9 的手势。基于 Inception 网络的深度学习算法实现了 10 种手势的高准确率（99.5%）手势识别。这项工作为生产柔性压力传感器提供了一种成本效益高且简单的方法，可用在所有应用，包括人体运动检测、可穿戴设备、手势识别和人机交互。

　　图2. (a) CNT/PUS 均匀的黑色外观和断裂的表面。(b) 尺寸为30×30×20毫米的 CNT/PUS放在番茄叶子的图片。(c) CNT/PUS 的压缩和复原过程，显示出极佳的可压缩性和复原性。

　　图4. (a) 实验装置示意图。(b) CNT/PUS 传感器在 0-100 kPa 压力范围内的压力-RCR 关系。(c) 传感器的滞后特性。(d) 传感器在 5 kPa 负荷下的响应时间和恢复时间。(e、f）传感器在弯曲和扭转情况下的响应时间和恢复时间。(g、h）PUS 和 CNT/PUS 在不同应变（25%、50% 和 75%）下的压缩应力-应变曲线；局部放大图显示了应变范围为 25%-50%时应力-应变曲线的变化。

　　图7. (a) 阿拉伯数字 0 至 9 的十种不同手势。(b) 数字 0-9手势的流程图。(c) 在表达 0-9 数字手势时，五指上不同基本传感器对传感手套的 RCR 响应。

　　总之，通过低成本的浸渍干燥法制备了CNT/PUS，将 CNT 粘附在 PUS 的骨架结构上形成敏感层，从而生产出夹层型压阻压力传感器。该传感器具有非常出色的灵敏度（在 15 kPa 范围内，S 值为 2.7% kPa-1）、快速响应/恢复时间（60/100 ms）、较小的滞后（10.75%）和强大的循环稳定性（0-100 kPa 范围内为 18,000 s，工作频率为 0.1 Hz）。因此，该传感器易于制造，价格低，可实现大规模生产和潜在应用。当 CNT/PUS 传感器位于人体的不一样的部位（如指尖、手指、手腕、肘部、膝部和足部）时，能够检测到各种人体运动信号。

　　此外，该传感器还能够最终靠有规律的按压来传递摩尔斯电码信息，是一种理想的信息传播设备。最后，通过医用胶带将五个传感器粘贴在每个手指的近节上，制作了一个传感手套。该手套可检测不同手指的屈伸信号。为了创建手势样本数据集，我们收集了 1000 个样本，并使用最小-最大归一化方法对原始数据进行了预处理。基于该数据集，我们构建了 Inception Network、LeNet、决策树和 k-nearest neighbor 模型来对阿拉伯数字 0-9手势进行分类。Inception Network 模型的平均准确率达到 99.5%。这些实验根据结果得出，该传感器很适合用于检测人体运动、传输信息、识别手势以及其他潜在应用。