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健身带电容式触觉传感器
来源:delsys表面肌电脑电分析系统_EMG_EEG_人因工程 | 发布时间:2019/8/2 12:09:22 | 浏览次数：
新兴的可穿戴技术市场正迅速被健身带、智能手表和智能耳机淹没。这些设备可以收集你的各种信息，从你的步数到心率，再到你得到的睡眠量。 对于长期接触身体的可穿戴设备，在特定点施加的压力是首要考虑因素。太多和设备不舒服，但太少和读数可能变得不准确。然而，测量压力可能很困难，因为大多数人往往对压力变化更为敏感，而不是恒载。随着设计越来越先进，他们采用的传感器技术也必须如此。 职业体育 毫不怀疑，可穿戴设备越来越受到运动人员和体育科学家的欢迎，试图获得性能优势。红牛高性能团队的技术专家布兰登·拉森拥有在该领域工作的经验，并领导了一个收集数据并为几位精英冲击者提供了解的项目。 最初的研究集中在确定冲浪者的脚的压力如何转移到冲浪板来控制它。为了实现这一点，高分辨率压力图被用于与“靴”内底的传感器相结合。捕捉到整个脚底压力的细微变化被证明是一项具有挑战性的任务，因为海浪不断地冲击，加上冲浪者的脚所施加的各种力量。 此外，还需要压力绘图传感器系统和相应的电子设备来承受水、腐蚀、高湿度和一系列温度。考虑到这些选择，拉森选择了电容式传感技术，这项技术最近比电阻式传感器有很多优点。这包括更高的稳定性、重复性和耐久性，以及测量极低压力水平的准确性。此外，传感器不受湿度影响。 拉森最终选择了电容式触觉传感系统（PPS）。电容式触觉传感器采用可压缩介质结构隔开的两个电极，当施加压力时，间隙减小，电容增大。与电阻技术不同，两个电极永远不会接触。因此，电容式传感器即使承受多个重复负载，也不太容易磨损或失效。 使用电容式传感器，可以使用精密的阵列测量压力，该阵列测量数千个力点，然后用于创建高分辨率的“力图”。然后，结合这一点，微型力传感器测量在离散点的压力，以帮助和关联压力数据。 PPS传感器不需要手指或触笔与单个电极交互。相反，由专有的可压缩介质矩阵隔开的两个电极就像弹簧。 为了构建其接触式串联传感器，PPS将电极排列为正交叉的叠重条带。在极重的每个点处形成不同的电容器。通过选择性地扫描单个行和列，测量该位置处的电容，从而测量局部压力。 冲浪 在设计过程中，由于水对信号的干扰，使得车载无线数据采集变得非常困难。部署的系统称为TactArray传感器，具有多达8192个集成传感元件，能够测量0.01psi至700psi的压力。 然而，它们并不是防水的，所以公司提供了护套来保护触觉阵列。在这里，双方的工程师也合作为数据采集计算机创造了一个小型的3D打印防水外壳。为了方便安置住房，研究小组在脚踝弯曲点下方创建了一个定制的口袋，这样就不会干扰冲浪者的技术。 PPS传感器系统由红牛赞助的冲浪者在墨西哥的冲浪科技营进行测试。该系统成功地捕捉和存储了数小时的冲浪数据，为世界级的精英冲浪者如何使用脚来控制冲浪板提供了独特的视角。 拉森设想下一步是将触觉阵列传感器嵌入冲浪板的甲板，以收集脚的压力分布和位置。迄今为止，冲浪者脚的位置只能通过视频进行视觉评估。 红牛高性能团队为这项技术考虑的其他应用包括将其融入到翼服中，以更好地了解空气动力学皮肤上的气流和气压分布；山地自行车赛车手套或手柄，以确定抓地力和制动时间，以及在滑板的甲板上确定滑板运动员在表演特定技巧和动作时的压力分布。 “能够在这些应用程序中看到压力信号是一个改变游戏规则的T。红牛高性能团队为这项技术考虑的其他应用包括将其融入到翼服中，以更好地了解空气动力学皮肤上的气流和气压分布；山地自行车赛车手套或手柄，以确定抓地力和制动时间，以及在滑板的甲板上确定滑板运动员在表演特定技巧和动作时的压力分布。 拉森说：“能够在其中一些应用程序中看到压力信号是一种改变游戏规则的工具。” 不是为每个人 然而，电容式触觉传感器也有缺点。与电阻式传感器一样，它们也可能存在长期的负载问题。因为它们通常是用硅弹性材料设计的，所以这种材料会蠕变。这会导致传感器输出在一段时间内发生非常轻微的变化。在需要称重传感器稳定性的应用中，可以使用金属屈肌来提高长期稳定性。 由于其复杂的阵列结构，它们也不是最快的。延迟不太可能影响大多数应用程序，尤其是可穿戴设备，但您可能不想使用它来触发安全气囊。尽管电容式触觉传感器的成本在过去几年中有所下降，但电阻式传感器仍然明显便宜。
 
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