可拉伸的“皮肤”传感器，用视觉来衡量触摸

触觉感知能力，是机器人灵巧操控各种物体不可缺少的能力之一。市面上的大多数机械手都是通过机械化的方式，实现抓握和触觉感知功能。而可拉伸的传感器可以改变机器人的功能和感知方式，就像人的皮肤一样柔软敏感。

康奈尔大学的研究人员利用廉价的LED和染料创造了一种光纤传感器，该传感器可以精确检测手指在做什么，这种能力可以彻底改变我们与虚拟现实中的模拟对象进行交互的方式。

而这种可拉伸的皮肤状材料，能够检测变形，包括压力、弯曲和应变。该传感器可以参与实现软性机器人系统应用，并可能助力增强现实技术，因为软性可穿戴传感器可以让增强现实用户感受到与现实世界类似的感觉。

“ VR和AR的沉浸感基于运动捕捉，根本没有触摸。”从事手套工作的康奈尔大学工程学教授罗布·谢泼德(Rob Shepard)在一份声明中说。

“比方说，您希望拥有一个增强现实仿真，该仿真教您如何修理汽车或更换轮胎。如果您戴着手套或可以测量压力以及运动的东西，那么增强现实可视化可能会说：“转动然后停止，这样就不会拧得太紧。” 目前没有任何东西可以做到这一点，但这是做到这一点的途径。”

这种皮肤可以让我们自己和机器以目前我们在手机中使用摄像头的方式来测量触觉互动，使用视觉来衡量触摸。

该技术还有其他应用，研究人员目前正致力于将该技术商业化，用于物理治疗和运动医学。他们的工作建立在之前Rob Shepherd实验室创建的可拉伸传感器工作的基础上。

新的传感器由光纤传感器制成，可以根据光的光学路径告诉每个手指如何移动。车载计算机将变形分类为有关您的手部活动的详细数据。该手套使用一些基本且非常便宜的技术：用于无线数据传输的蓝牙，用于电源的锂离子电池和多个LED。

“我们知道软物质可以以非常复杂的组合方式发生变形，并且同时发生了许多变形，”合著者Hedan Bai在声明中说。“我们想要一个可以将它们解耦的传感器。”

早期的可拉伸传感器技术出现于2016年，使用通过光波导和光电二极管发送的光来检测光束强度的变化，以确定材料是否变形。

对于新项目，研究人员Hedan Bai从基于二氧化硅的分布式光纤传感器中获得灵感，该传感器能够检测微小的波长变化，以此来识别多种属性，包括湿度、温度和应变的变化。

然而，硅纤维与柔软和可拉伸的电子产品不兼容，解决的办法是制作一种用于多模态传感的可拉伸光导(SLIMS)传感器。

这是内置一对聚氨酯弹性体芯子的管路，其中一个芯是透明的，另一个芯在多个位置填充了吸收染料，并连接到一个LED，每个芯都连接着一个红绿蓝传感器芯片，能够记录光的光路的几何变化。

双核心设计增加了传感器可用于检测一系列变形的输出数量，包括压力、弯曲或伸长，它通过点亮作为空间编码器的染料来指示变形。

该技术与一个数学模型相配合，能够将不同的变形解耦，并精确地确定它们的确切位置和幅度。这种传感器可以使用分辨率较低的小型光电子器件工作，使其成本更低，更容易制造和集成到系统中。

这种传感器还可以被整合到机器人的手部，例如VR/AR用户的可穿戴手套中。

研究人员现在正在研究该技术是否可以用于物理治疗和运动医学。最大的希望可能是让VR中的用户与虚拟世界进行令人信服的交互。