【導(dǎo)讀】在許多情況下，了解一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了多大的力非常重要。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種小而薄的貼紙來(lái)測(cè)量和傳遞這類(lèi)數(shù)據(jù)，而不需要電線或電池。加州大學(xué)圣迭戈分校的科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)這種名為 ForceSticker 的設(shè)備。除其他用途外，它還可用于監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)中堆疊包裹的重量，確保人工膝關(guān)節(jié)不會(huì)傷害鄰近的軟骨，甚至為機(jī)器人提供觸覺(jué)。
在許多情況下，了解一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了多大的力非常重要。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種小而薄的貼紙來(lái)測(cè)量和傳遞這類(lèi)數(shù)據(jù)，而不需要電線或電池。加州大學(xué)圣迭戈分校的科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)這種名為 ForceSticker 的設(shè)備。除其他用途外，它還可用于監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)中堆疊包裹的重量，確保人工膝關(guān)節(jié)不會(huì)傷害鄰近的軟骨，甚至為機(jī)器人提供觸覺(jué)。
ForceSticker 貼在兩個(gè)接觸物體的界面上 圖/David Baillot/加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院
ForceSticker 的核心是一個(gè)電容器，大小與米粒差不多。它由夾在兩條導(dǎo)電銅條之間的柔軟聚合物片組成。當(dāng)對(duì)貼紙施加外力時(shí)，聚合物會(huì)壓縮，從而使兩根銅條相互靠近。這樣，電容器的電荷量就會(huì)增加。
ForceSticker 的另一個(gè)主要部件是 RFID（射頻識(shí)別）標(biāo)簽，它通過(guò)手持式 RFID 閱讀器發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)獲得臨時(shí)供電。該標(biāo)簽利用集成天線將修改后的信號(hào)傳回閱讀器--該信號(hào)現(xiàn)在包含有關(guān)鏈接電容器當(dāng)前電荷水平的信息。然后，定制軟件會(huì)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成外力的測(cè)量值。
研究人員在膝關(guān)節(jié)模型中成功測(cè)試了 ForceStickerDavid Baillot/加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院
通過(guò)改變電容器所用聚合物的軟硬度，可以制造出靈敏度很高或靈敏度較低的 ForceSticker，前者適用于測(cè)量較小的力，后者適用于測(cè)量較大的力。在目前進(jìn)行的測(cè)試中，靈敏度很高的貼紙被用來(lái)監(jiān)測(cè)模型膝關(guān)節(jié)的受力情況，而靈敏度較低的貼紙則被用來(lái)監(jiān)測(cè)放置在盒子里的各種大型物體的重量。
在這兩種情況下，F(xiàn)orceStickers 在使用了 10000 多次力之后仍然有效。這些貼紙的制造成本也相對(duì)較低，每張成本約為 2 美元，如果擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，這一數(shù)字應(yīng)該會(huì)大幅下降。此外，用戶最終還可以用智能手機(jī)代替專(zhuān)用的 RFID 閱讀器。
首席科學(xué)家 Dinesh Bharadia 教授說(shuō)："人類(lèi)天生就具有感知力的能力。為電子設(shè)備和醫(yī)療植入物提供這種力感應(yīng)能力可能會(huì)改變?cè)S多行業(yè)的游戲規(guī)則"。
有關(guān)這項(xiàng)研究的論文將在墨西哥舉行的 UbiComp 2023 會(huì)議上發(fā)表。
（轉(zhuǎn)載來(lái)源于電子工程世界）
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