我国研发可测量曲面的动态弯曲曲率和弯曲角度的传感器
柔性可穿戴设备在运动、健康、医疗等方面有着重要的发展前景，是当前国际研究热点。在人体运动监测方面，人体表面主要变形模式为拉/压变形和弯曲变形，而且都是大变形。对于适用于柔性可穿戴设备的监测拉/压变形的柔性传感器，已经有很多相关研究；但对于弯曲变形（曲率或弯曲角度）监测，之前主要有两类方法：1）采用应变传感器替代，如图1a所示，这种方式要求传感器与人体完美粘合，一旦产生滑动，测量结果毫无意义，而这种粘合方式对于用户来说是难以接受的，所以不适用于实际的可穿戴设备；2）采用光学办法，设备复杂，不具有便携性，也不适用于可穿戴设备。
图1. （a）应变传感器与（b）曲率传感器用于关节弯曲变形监测的优劣势
近日，中科院力学所科研团队与大连理工大学及北京航空航天大学合作，从力学结构设计出发，研制了适用于可穿戴设备的薄膜贴片式柔性曲率传感器。该传感器可以精确测量被测曲面的动态弯曲曲率和弯曲角度，而且其弯曲测量结果不受拉伸变形的影响，所以在实际应用过程中，不要求传感器与被测曲面完美粘合，只需要贴合（允许小范围滑动，如戴手套或穿紧身衣的方式）即可，如图1b所示。可见，该传感器非常适合与穿戴服饰集成，可应用于关节弯曲监测、手势识别、坐姿监测等柔性智能穿戴设备，如图2所示。
图2. 曲率传感器用于手势识别和坐姿监测
该工作相关论文近日在Advanced Materials Technologies上发表（Adhesion-Free Thin-Film-Like Curvature Sensors Integrated on Flexible and Wearable Electronics for Monitoring Bending of Joints and Various Body Gestures. Advanced Materials Technologies, 2018），该研究工作受到了中国科学院百人计划项目、国家自然科学基金面上项目的资助和中科院先导项目（XDB22040501）的支持。
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