超伸展性摩擦带状传感器用于控制3D空间中的物体

纳米发电机是可以将机械能或热能转化为电能的技术工具，具有三种主要设计：压电，摩擦电和热电。压电和摩擦纳米发电机可以将机械能转化为电能，而热电纳米发电机则通过收集热能来工作。

在过去的几年中，摩擦发电的纳米发电机在能量收集和传感应用中都越来越受欢迎。但是，到目前为止，它们在多维信息感知和交互式控制任务中的性能令人非常失望。

新加坡国立大学的研究人员最近开发了基于摩擦电纳米发生器的用于控制3D空间中物体的传感器。这些传感器发表在《纳米能源》上的一篇论文中，由平行结构组成，在其基座上固定有三个对称的传感器条，并连接有一个移动平台。

“随着科学的发展，自动化和机器人技术已经渗透到人类活动的许多方面，”进行这项研究的研究人员之一陶晨告诉TechXplore。“机器人不仅广泛用于自动生产线和娱乐领域，而且还可以在医疗，航空航天和应用以及许多其他领域中应用。但是，人类交互或执行复杂的任务面临着无法接近，无法预见的危险或不可避免的挑战设备保持在真空，海底，太空和纳米规模等环境中的任务。”

为了实现人与自动化系统之间的有效交互，研究人员开发了可通过多种方式操作的控制终端，例如触摸屏，键盘或跷板结构。在大多数情况下，这些控制机制是间接的，因此它们需要复杂的指令分析和计算以对应于要操作的对象的运动状态。

Chen解释说：“在本文中，我们提出了一种用于控制物体在空间中的姿态的超拉伸摩擦带状传感器(TSS)。” “我们的TSS可以提高机器人在各种环境下的性能，包括海底，太空等。”

在他们的研究中，Chen和他的同事们使用了一种可超拉伸的三电带作为空间传感器，最终使机器人能够控制3D空间中的物体。由于摩擦带电和静电感应的耦合作用，带的长度发生变化，同一手指接触点从两个端子电极(E1和E2)产生不同的信号输出比。这些电极用作多维感测和控制的交互界面。

Chen说：“带材的E1电极的一端是固定的，而电极E2在拉应力下相对于E1是可移动的。” “在手指和硅橡胶与E1保持恒定距离的接触和分离过程中，获得了两个电极的输出电压比(VE2 / VE1)。此外，将条带拉伸一定的长度，确定电压比的减小量因为我们以相对于E1电极恒定的距离重新触摸相同的位置(参考点)。”