高灵敏度离子皮肤手指关节角度传感器的设计

作     者：倪娜 薛晓敏 张陵 王垠 NI Na;XUE Xiaomin;ZHANG Ling;WANG Yin

作者机构：西安建筑科技大学理学院西安710055 西安交通大学土木工程系西安710049 西安交通大学航天航空学院西安710049 西安理工大学工程力学系西安710048 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11702215) 陕西省自然科学基金资助项目(2019JQ-766) 陕西省教育厅专项科研基金资助项目(19JK0460) 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2021年第55卷第3期

页      码：164-174页

摘      要：为解决柔性传感器监测手指关节运动时灵敏度、测量范围及阈值有限的问题,设计并制备了一种多介电层(3层)结构形式的离子皮肤手指关节角度传感器。该传感器由多个硅橡胶薄膜和高保水性的离子凝胶电极构成,当穿戴传感器的手指关节弯曲时,根据应变引起其电容信号的变化,可测得手指关节弯曲角度。构建多介电层结构形式的离子皮肤应变传感理论模型;推导多介电层离子皮肤手指关节角度传感器的角度传感理论模型;测试传感器输出与手指关节角度关系。实验结果表明,传感器角度传感理论模型与测试结果吻合较好;传感器灵敏度为单介电层离子皮肤手指关节角度传感器的3.5倍,测量范围囊括手指关节从展平到完全弯曲状态角度,阈值小于1°,具有灵敏度高、测量范围广和阈值低的特性。离子皮肤多介电层的结构形式及理论模型对康复训练患者及微操纵机械手的精准测量具有较好应用前景。

主 题 词：康复训练 指关节运动 柔性传感器 离子皮肤 关节角度 

学科分类：08[工学] 080202[080202] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7652/xjtuxb202103019

馆 藏 号：203102369...