在不看到或触摸附近存在的情况下检测到它的能力听起来可能很棒——但这是某些生物所具有的真实能力。一个被称为 Mormyrids 的非洲鱼家族的电能力很弱，并且具有可以定位附近猎物的特殊器官，无论是在浑浊的水中还是躲在泥泞中。现在，科学家们创造了一个受大自然原始设计的启发的人工传感器系统。有朝一日，这项开发可能会在机器人和智能假肢中找到用武之地，以便在不依赖机器视觉的情况下定位物品。
本文引用地址：
“我们开发了一种通过电子皮肤进行 3D 运动定位的新策略，其生物灵感来自'电鱼'，”香港城市大学生物医学工程系副教授 Xinge Yu 说。该团队在 11 月 14 日发表在《自然》杂志上的一篇论文中描述了他们的传感器，该传感器依靠电容来检测物体，而不管其电导率如何。
传感器的一层充当发射器，产生超出设备表面的电场。另一层充当接收器，能够检测物体的方向和距离。这允许传感器系统在三维空间中定位物体。
传感器包括多个层，包括接收器和发射器。
传感器电极层由生物凝胶制成，该生物凝胶印制在聚二甲基硅氧烷 （PDMS） 制成的介电基板的两侧，PDMS 是一种常用于生物医学应用的硅基聚合物。生物凝胶层从其表面的微通道模式接收电信号。最终结果是一个薄、灵活、柔软、可拉伸和透明的传感器。这些特性使其适用于物体传感系统需要适应不规则表面（如人体）的广泛应用。
当物体进入范围内时，传感器周围的电容场会受到干扰，而接收器又可以检测到。信号变化的大小表示到目标的距离。通过在阵列中使用多个传感器，系统可以在三个维度上确定目标的位置。本研究中创建的系统在空气中使用时能够检测到最远 10 厘米外的物体。在水下使用时，射程会增加，最高可达 1 米。
为了正常工作，传感器还需要一个通过银线或铜线连接的单独控制器组件。控制器提供多种功能。它创建用于激活传输层的驱动信号。它还使用 16 位模数转换器从接收层收集信号。然后，这些数据由连接到传感器阵列的微控制器单元处理，在那里它计算目标物体的位置，并通过低功耗蓝牙发射器将该信息发送到智能手机或其他设备。（而不是将原始数据发送到终端设备进行计算，这将需要更多的能量）。
电源由集成的锂离子电池提供，该电池通过铜线线圈进行无线充电。该系统旨在消耗最少的电力。该控制器的柔韧性和透明度不如传感器，但通过封装在 PDMS 中，它既防水又具有生物相容性。
该系统在检测直径约 8 毫米的物体时效果最佳。小于 4 mm 的物体可能无法准确检测，并且感应大于 8 mm 的物体的响应时间可能会显著增加。目前，这可能将系统的实际用途限制在跟踪人机界面的手指运动等方面。需要未来的发展来探测更大的目标。
该系统可以检测布或纸屏障后面的物体，但其他环境因素可能会降低性能。空气湿度的变化以及传感器周围 40 cm 范围内人或其他设备的电磁干扰会降低精度。
研究人员希望这种传感器有朝一日能够开辟一系列新的可穿戴传感器，包括用于人机界面和轻薄柔性电子皮肤的设备。
“掌”握科技鲜闻 （微信搜索techsina或扫描左侧二维码关注）
