人/陳根

智能機器人的改進一直是科學家探索的重要方向。 對于智能機器人的傳感部分，智能傳感器對機器人的移動性、適應性和智能水平起著重要的作用。 人類感官系統對外部世界信息的細膩感知一直是人工智能發展方向的重要參考。

最近，康奈爾大學的研究人員發明了一種光纖傳感器，它將低成本的發光二極管與染料結合起來，形成一個可伸縮的“皮膚”，檢測壓力、彎曲和應變等變形。 這種傳感器允許軟機器人系統——任何人類——使用增強現實技術來感受哺乳動物在自然界中所依賴的豐富觸覺。

事實上，該項目是建立在早期謝潑德有機機器人實驗室2016制造的可伸縮傳感器上的，其中光通過光纖傳輸，光電二極管檢測光束強度的變化，以確定材料是否變形。

這種分布式光纖傳感器已被用于監測橋梁、道路和建筑物等剛性基礎設施的機械變形。 然而，這種分布式光纖傳感器也有局限性——要么局限于測量一個變量，要么需要復雜的光學元件來測量多個特性。

對于新項目，研究人員從一種基于二氧化硅的分布式光纖傳感器中獲得靈感，該傳感器能夠檢測微小的波長變化，以識別多種屬性，包括濕度、溫度和應變的變化。

然而，硅纖維與柔軟和可伸縮的電子產品不兼容。 解決方案是制作一種可伸縮光導(SLIMS)傳感器，用于多模態傳感。 這是一對內置的聚氨酯彈性體芯其中，一個電芯是透明的，另一個電芯在多個位置填充吸收染料并連接到一個LED上，每個電芯連接一個藍色傳感器芯片，可以記錄光路的幾何變化。

雙核設計增加了傳感器用于檢測一系列變形的輸出數量，包括壓力、彎曲或伸長率，這表明了通過將染料作為空間編碼器點亮而產生的變形。 該技術結合數學模型，能夠解耦不同的變形，準確地確定它們的確切位置和大小。 、

在研究中，研究人員還通過可伸縮的DFOS集成無線手套進一步演示了多位置解耦和多模變形解耦，該手套可以同時重新配置所有類型的手指關節運動和外部壓縮，只需要一個實時傳感器。

在未來，這種傳感器顯然可以使用分辨率較低的小型光電器件工作，使它們更便宜、更容易制造和集成到系統中。 現在，研究人員正致力于將物理治療和運動醫學技術商業化。

研究結果發表在11月13日的《科學》雜志上。