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业界动态 Information Briefing传感器世界 2023.05Vol.29 NO.05 Total 33538科研资讯我国科学家设计了一种诊断前交叉韧带损伤的可穿戴传感器中国科学院北京纳米能源与系统研究所和中南大学的研究人员提出了一种用于诊断 ACL 损伤的摩擦电可穿戴位移传感器。2023 年 3 月 17 日，研究成果发表在 ACS Nano 期刊，论文 的 标 题 为“High-Precision Wearable Displacement Sensing System for Clinical Diagnosis of Anterior Cruciate Ligament Tears”。研究团队设计了一种基于栅线结构摩擦电可拉伸传感器的可穿戴位移传感系统（WDS）来诊断 ACL 损伤。该拉伸传感器具有高分辨率（0.2 mm）和出色的鲁棒性（超过 1,000,000 个连续运行周期）。在试验中，研究人员利用 WDS 系统测量患腿与健腿之间的位移差，当差异大于 3 mm 时，前交叉韧带会被认为有损伤或撕裂的风险。同时，研究人员将该系统用于 ACL 损伤的临床诊断，与关节镜金标准相比，该穿戴式诊断系统的一致性率达到 85.7%左右，高于体积较大的 Kneelax3 关节仪（78.6%）的值。该 研 究提出的用于诊断 ACL 损伤的摩擦电可穿戴位移传感器丰富了穿戴式医疗的应用场景。智能“手套”可增强虚拟现实触觉美国芝加哥大学田中雄大团队开发出了一种设备，使用手背和手指上佩戴的电极网来模拟或增强触觉，使手掌和手指不受阻碍地活动。神经刺激会使单个手指感觉好像在触摸什么东西，因为人类的手掌比手背有更多触摸感受器来接收电极发送的电信号。2023 年 5 月 14 日，该项研究成果在英国 新科学家 杂志网站发表。研究团队在几种 VR 体验中测试该设备，比如在虚拟攀爬体验中，该设备可让人们在 VR 中攀爬时能更敏锐地感觉到手掌中的绳索。团队认为，这种手套在现实的学习任务中也很有用。他们尝试将其用于打碟，在该场景下，这款智能“手套”可提供反馈，指导某人何时将特定的音乐曲目淡入或淡出。研究人员指出，因为这款手套不会覆盖整个手，所以可一直佩戴，在 VR内外使用。他们在 2023 年计算机系统人为因素会议上介绍了这一最新研究。用于护航飞行安全的全时数字化失速传感系统中国科学院北京纳米能源与系统研究所、中国科学院大学研究人员许子颉、曹南颖等开发出一款新型自驱动飞行器失速传感监测（DATSS）系统，可原位实时监测固定翼飞行器翼面的气流分离程度，为飞行器操控者提供失速预警、失速程度分析和飞行状态修正提示数据。2023 年 5 月 16 日，相关研究发表于自然-通讯。飞行参数是安全飞行的基础和保障，也是飞行员进行正确操作的依据。比如，飞机失速（机翼因倾角、气流等原因导致升力不足，出现颠簸、俯冲甚至操纵失控等）时，传感系统在保障飞行安全上发挥着不可或缺的作用。科研团队基于此前在自驱动传感、自驱动智能监测、智能输入设备等领域的积累，研发出自驱动轻质化、原位监测翼面气流分离程度的 DATSS 系统。该系统可实现对失速监测的数字化、可视化与阵列化感知。同时，研究人员根据传感系统特征，自主研发了小型微处理系统，对传感数据进行无延时信号分析，能够实现直接法原位对飞行器失速的发生进行预警与解除。目前，DATSS 系统已通过风洞测试、计算流体力学模拟仿真、小型无人机测试论证并完成了载人塞斯纳 C172S飞行器的实飞测试。在实飞测试中，成功完成对飞行器大攻角失速的预警与深度判断。未来，该系统将在国产飞行器失速传感解决方案中发挥重要作用。基于紫外线和磁力的攀爬机器人由加拿大滑铁卢大学的工程师开发的新型机器人利用紫外线（UV）和磁力可在任何表面上移动。近日，关于这项工作的论文已发表在 Cell Reports Physical Science 杂志上。它是一款不需要连接到外部电源的软机器人，可实现远程操作和多功能性，适用于潜在应用，例如协助外科医生，或者搜索其他无法进入的地方。该机器人由一种智能材料制成，研究人员将其命名为 GeiwBot，因为激发Information Briefing 业界动态传感器世界 2023.05Vol.29 NO.05 Total 33539它的生物可以在分子水平上进行改变，以模仿壁虎如何在脚上粘住和松开有力的爪。这款机器人大约 4 厘米长，3 毫米宽，1 毫米厚，可以爬上垂直的墙壁和天花板，无需连接电源。研究团队使用液晶弹性体和合成胶垫构建了机器人。光敏聚合物条模拟尺蠖的拱起和拉伸运动，而两端的壁虎灵感磁铁垫则进行抓握。机器人通过远程操作，在危险或难以到达的地方进行感应或搜索，为潜在的外科应用铺平了道路。研究人员的下一步是开发一种纯光驱动的攀爬软机器人，该机器人不需要磁场，使用近红外辐射代替紫外光来改善生物相容性。可实现复杂运动高效学习的磁控仿鱼微型机器人中国科学院深圳先进技术研究院先进集成技术研究所智能仿生研究中心副研究员徐升和研究员徐天添团队合作，提出一套针对微型仿鱼磁驱动机器人的复杂运动学习控制方法。2023 年 5月 8 日，相关成果发表于IEEE 控制论汇刊。研究团队结合宽度学习理论，对磁控仿鱼机器人的运动基元开展训练学习，使其完成多种复杂运动。他们设计了以宽度神经网络为主体的微型机器人基本运动控制器，基于李雅普诺夫稳定性理论，推导了保障机器人运动稳定的控制器网络参数约束，大大简化了不同运动基元的控制器参数训练学习过程。此外，研究团队还提出以磁场参数变化与机器人速度矢量变化为所需数据的控制器网络参数训练方法，使用者只需通过改变训练数据的种类，即可获得多种运动基元。该方法还考虑了稳定约束的训练算法，保证所获得的控制器的稳定。通过仿真及实验，研究团队运用该学习控制方法获得了锐角弯、J 形弯、S 形弯等多种运动基元的微型机器人控制器，并开展了仿鱼机器人避障运动实验。在机器人运动过程中，研究人员通过人为摇晃容器、暴力碰触机器人等方式，模拟了真实场景中可能存在的复杂扰动。观察发现，仿鱼机器人在复杂环境中，直接调用 C 形弯、S 形弯等运动基元实现高效避障，可以抵达最终指定区域，验证了新方法的强抗扰能力。论文通讯作者徐天添表示，该成果符合高层运动指令规划的思想，大幅简化了实时控制指令解算复杂度，为微型机器人的多机集群运动或无参考轨迹最优运动规划打下基础。该研究有望在无人机、无人车及工业机器人的复杂运动控制中得以应用。企业资讯安森美向海拉交付第 10 亿颗感应位置传感器接口 IC2023 年 4 月 28 日，安森美宣布，已向海拉（HELLA）交付第 10 亿颗感应传感器接口集成电路（IC）。海拉是一家国际汽车零部件供应商，也是佛瑞亚（FORVIA）集团旗下公司。这颗由安森美设计的 IC 被用于海拉的汽车线控系统非接触型感应位置传感器（CIPOS）技术。在长达25年的合作中，两家公司开发的创新设计缩小了海拉模块和安森美 IC 的尺寸，以更好地适配对模块外形尺寸有着高要求的应用。CIPOS是一种感应技术，用于乘用车和商用车的线控驾驶系统，如加速踏板传感、转向和扭矩传感器，以及增压和涡轮执行器。由安森美设计的 IC是海拉方案的核心元素，与连接的线圈结构一起构成了感应位置传感器。该非接触型解决方案为安森美 IC 在 CIPOS系统的使用寿命内的精度提供了保障。CIPOS技术还完全不受杂散磁场的影响，这对以电子功能化为导向的汽车行业来说是一项关键优势。海拉传感器业务领域负责人 Marco Dbrich 说：“多年来，我们一直得益于安森美的技术和开发专长，因而能够将 CIPOS打造成领先市场的传感解决方案。安森美的 IC 品质出色，与安森美进行的前瞻产能规划让我们能够提前计划，在严峻的市场形势下保持敏捷。”安森美先进方案部高级副总裁及总经理 Sudhir Gopalswamy 说：“如果我们双方团队对彼此技术和工艺的了解没那么精准，我们就不可能达至这一重大里程碑。但我们不会就此止步，已经在研究第四代感应位置传感器技术。这一代产品将包括系统级改进，特别是在汽车安全完整性等级（ASIL-x）领域，因为汽车行业正向全自动驾驶迈进。”