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定制足部压力图
来源:薄膜压力传感器压力分布 | 发布时间:2020/1/18 | 浏览次数:

为红牛定制足部压力图

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蓬勃发展的可穿戴技术市场正迅速被健身乐队、智能手表和智能耳机所淹没。这些设备可以收集关于你的各种信息,从你的步数到心率,再到你的睡眠时间。

 

对于长时间接触身体的可穿戴设备,在特定位置施加的压力大小是首要考虑因素。太多和设备是不舒服的,但太少和读数可能变得不准确。然而,测量压力可能很困难,因为大多数人对压力的变化往往比恒定载荷更敏感。随着设计越来越先进,他们采用的传感器技术也越来越先进。

 

职业体育

 

毫不奇怪,可穿戴设备越来越受运动员和体育科学家的欢迎,试图获得性能优势。布兰登·拉森是红牛高性能团队的技术专家,他在这一领域有丰富的工作经验,并领导了一个项目,收集数据,为几位精英冲浪者提供洞察。

 

最初的研究集中在确定冲浪者的脚的压力是如何转移到冲浪板来控制它的。为了实现这一点,高分辨率的压力图与“战靴”鞋垫内的传感器结合使用。捕捉整个脚底压力的细微变化证明是一项具有挑战性的任务,因为海浪的不断冲击加上冲浪者的脚所施加的各种力。

 

更重要的是,压力测绘传感器系统和相应的电子设备将需要承受水、腐蚀、高湿度和一系列温度。在考虑选择时,拉森选择了电容传感技术,该技术最近比电阻式传感器有许多优点。这包括更高的稳定性、可重复性和耐久性,以及能够精确测量极低水平的压力。此外,传感器不受湿度的影响。

 

拉森最终选择了压力剖面系统(PPS)的电容式触觉传感系统。电容式触觉传感器采用可压缩介质结构隔开的两个电极,当施加压力时,间隙减小,电容增大。与电阻技术不同,这两个电极从不接触。因此,电容式传感器即使承受多个重复荷载,也不易磨损或失效。

 

使用电容式传感器,压力可以通过精密的阵列来测量,这些阵列可以测量数千个力点,然后用来创建高分辨率的“力地图”。然后,与此相结合,微型力传感器测量离散点的压力,以帮助和关联压力数据。

 

聚苯硫醚传感器不需要手指或触笔与单个电极相互作用。相反,两个电极被一个专有的可压缩介质矩阵隔开,就像弹簧一样。

 

为了构建其触觉阵列传感器,PPS将电极布置成正交的重叠条。在电极重叠的每个点形成一个不同的电容器。通过有选择地扫描一行和一列,测量该位置的电容,从而测量局部压力。

 

向上冲浪

 

在设计过程中,由于水对信号的干扰,决定了车载无线数据采集的难度太大。部署的系统称为TactArray传感器,具有多达8192个集成传感元件,能够测量0.01 psi到700 psi的压力。

 

然而,它们不防水,所以公司提供了护套,以保护触觉阵列。在这里,双方的工程师还合作为数据采集计算机创建了一个小型的3D打印防水外壳。为了便于安置住房,团队创造了一个定制口袋正好低于踝关节的弯曲点,这样它就不会干扰冲浪者的技术。

 

PPS传感器系统由红牛赞助冲浪者在墨西哥的冲浪科学技术营进行测试。该系统成功地捕捉并存储了数小时的冲浪数据,为世界级精英冲浪者如何用脚控制冲浪板提供了独特的视角。

 

拉森设想下一步是在冲浪板的甲板上嵌入触觉阵列传感器,以收集脚的压力分布和位置。到目前为止,冲浪者的脚的位置只能通过视频进行视觉评估。

 

红牛高性能团队为该技术考虑的其他应用包括将其融入到翼装中,以更好地了解空气动力皮肤上的气流和气压分布;山地自行车赛车手套或手柄,以确定抓地力和制动时间和硬度;在滑板的甲板上确定压力红牛高性能团队为该技术考虑的其他应用包括将其融入到翼装中,以更好地了解空气动力皮肤上的气流和气压分布;山地自行车赛车手套或手柄,以确定抓地力和制动时间和硬度;以及在滑板的甲板上,确定滑冰者在执行特定的技巧和动作时的压力分布。

 

拉尔森说:“能够在这些应用程序中看到压力信号是一个改变游戏规则的工具。”。

 

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然而,电容式触觉传感器也有缺点。与电阻式传感器一样,可能存在与之相关的长期负载问题。由于它们通常采用硅橡胶弹性材料设计,因此材料可能会蠕变。这会导致传感器输出在一段时间内发生轻微变化。在要求称重传感器金属屈肌稳定性的应用中,可用于提高长期稳定性。

 

由于其复杂的阵列结构,它们也不是最快的。延迟不太可能对大多数应用程序产生影响,尤其是对可穿戴设备,尽管您可能不想使用它触发安全气囊等。虽然电容式触觉传感器的成本在过去几年中有所下降,但电阻式传感器的成本仍然大大降低。

 
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