伸縮傳感器可為機器人與VR應用提供觸覺感知

 

   康乃爾大學有機機器人實驗室(Organic Robotics Lab)于2016年開發出一款伸縮傳感器，可透過光波導傳送光線，再利用光電二極管檢測光束的密度變化、判斷物體的變形狀況。研究團隊的最新研究便是以此為基礎，再以硅基分布式光纖傳感器為靈感，開發出能透過波長偏移檢測濕度、溫度與張力等性質變化的感測技術。

 

   然而硅纖維較難與軟式及伸縮式的電子裝置兼容，因此研究團隊利用一組聚氨酯彈性核心，打造了伸縮式光導多模式感測裝置(SLIMS)。其中一個核心是透明的，另一個核心則內含吸收性染料，并與LED相連。每個核心都搭配了一個紅綠藍感測芯片，記錄光程的幾何變化。透過這種雙核心設計，傳感器檢測的變形范圍便可增加。

 

   研究團隊還將傳感器與數學模型結合，借此區分不同的變形狀況，并準確定位變形位置與規模。

   另一方面，一般分布式光纖傳感器需有高分辨率的檢測設備支援，但SLIMS傳感器只要借由低分辨率的小型光電設備便能運作，因此不僅成本較低、容易生產，也便于與小型系統整合，例如安裝在機器人手上。

 

   SLIMS傳感器也可作為穿戴式裝置使用。研究團隊設計了一款3D打印手套，每根手指都裝有SLIMS傳感器。SLIMS收集到的數據會透過藍芽傳送到軟件，實時重建手套的動作與變形狀態。

 

   研究團隊目前正與康乃爾大學的技術授權中心合作申請技術專利，希望未來能將這項技術應用在物理治療及運動醫療上。

 

   此外，VR與AR的沉浸感營造相當依賴動態捕捉，但目前觸覺技術的運用仍相當罕見，而SLIMS傳感器的問世可望改變這種情形。