一种新型可拉伸的柔性传感器技术称为“iSoft”

　　最近，美国普渡大学开发一种新型可拉伸的柔性传感器技术称为“iSoft”，它能够展开实时（无延时）、“多模式”的感知，感知各式各样的刺激，例如持续的接触以及在不同方向的拉伸。

　　作为一个新兴市场，可穿戴技术例如“智能衣服”，受到的关注与日俱增。举个例子，李维斯和谷歌联合推出的可连接其他设备和网络的牛仔裤和夹克。然而，人体结构存在许多弯曲的地方，所以智能衣服的设计复杂度很高。传统的刚性传感器，由于其笨重且僵硬的特点，自然无法满足智能衣服的要求。

　　因此，科学家都在致力于可穿戴的柔性传感器，它们可以随着人体活动产生相应地的形变，从而不仅可以满足测量和追踪身体运动的需求，还可以为用户带来良好的穿戴体验。

　　为此，笔者介绍过一些创新研究案例。例如，韩国大邱庆北科学技术院开发的电子皮肤。不同于传统的二维平面传感器，该设备中的微型线圈是三维的，从而使得柔性最大化。线圈像弹簧一样，可以拉伸和收缩，而不会被折断。这种线圈和传感器组件也可配置成特殊的“蜘蛛网”图案，从而确保任何方向上都具有统一且极高的拉伸性和弯曲性。

　　此外还有一个很好的例子，就是加拿大英属哥伦比亚大学的科研人员发明了一种低成本的柔性传感器。它能够在被拉伸、折叠、弯曲的同九游科技有限公司,九游官方网站,九游j9时，检测手指的靠近以及轻触。

　　今天，我们要介绍的是由美国普渡大学开发一种新型可拉伸的柔性传感器技术。这项技术称为“iSoft”，它能够展开实时（无延时）、“多模式”的感知，或者感知各种各样的刺激，例如感知持续的接触以及在不同方向的拉伸。

　　普渡研究基金会技术商业化办公室已经为这项技术申请了专利。该研究还受到了以下单位的支持和赞助：美国国家科学基金会、美国国家机器人计划、NSF IGERT在可持续电子方面的拨款。

　　10月22日~25日，在加拿大魁北克市召开的美国计算机协会（ACM）用户接口软件和技术（UIST）的研讨会上，普渡大学博士研究生Sang Ho Yoon展示了这一研究成果。

　　与之前开发的那些柔性传感器不同，iSoft技术能够处理持续的接触，也能够在制成之后进行自定义的简单修改。Ramani表示：

　　“持续，意味着我们能够在表面上移动，并且可以一直进行按压，例如通过一只笔作画，这一点是很难实现的。”

　　传感器使用一种“压敏电阻弹性体”，它被触摸时，电阻会发生改变，从而提供感知数据。他说：

　　“我们提出了一种低成本、简便的方式，制造这种基于压敏电阻弹性体的柔性传感器，用于即时互动。”

　　这项技术的特点就是电阻抗断层成像（EIT），它可以评估由指尖接触引起的电阻分布变化。系统也采用了团队为EIT开发的一种算法，称为“动态基线更新”，用于补偿“回弹性”。当弹性体回到原始状态时，回弹性通常会引起信号延时。这些基线更新由指尖接触和运动检测触发。

　　“更进一步说，我们使用了一种基于模型的方案支持单向拉伸的感知，与持续接触的感知分开工作。我们也为用户提供了一个软件工具包，用于设计和部署具有定制外观的个性化接口。这种客制化工具包让用户可以在部署后展开即时交互，且无需任何额外的培训过程。”

　　传感器是一种薄的橡胶片，外周围绕着电极。它采用的材料称为“充满碳的硅胶”，这是一种无毒的压敏材料，广泛用于各种类型低成本传感器的研究。

　　“然而，这种交互系统的局限性主要在于材料的回弹性，在材料形变后，它会引起感知信号的恢复缓慢。”

　　动态基线更新的处理解决了这一问题，而电阻抗断层成像技术让传感器能够以“单卷的方式”（single-volume manner）制造，或者说只在材料的外周使用电极，从而无需在材料内部侵入性地部署电线和传感器。

　　iSoft的平台的应用领域很广泛，例如：机器人人造皮肤、人机交互、运动和健康监测设备、人造假肢、虚拟现实。Ramani表示：

　　“iSoft技术新颖之处就在于它的材料中不含任何电线和电子设备。这种平台提供了一种创建和客制化柔性传感器的功能。即使你没有专业的电子知识，你也能用它修改任何物体，包括形状复杂的物体。”

　　“我们已经验证了系统的准确性，评估了使用性能。我们研究很快就将惠及人机交互技术的从业者，以及那些希望创造他们自己的功能化柔性传感器，而又不具备材料处理专业知识和昂贵制造设备的新手创客。”