Forschungsfortschritte bei kraftinduzierenden lumineszenten taktilen Sensorgeräten

LI Zugang ,  

ZHU Deliang ,  

WANG Chunfeng ,  

摘要

Die taktile Sensorik ist eine wichtige Grundlage für die Realisierung hochdimensionaler verkörperter Intelligenz und hat einen bedeutenden Anwendungswert in den Bereichen intelligente Robotik, intelligente Fertigung, intelligentes Interaktionsdesign, virtuelle/erweiterte Realität und weiteren. Kraftinduzierende lumineszente Materialien können unter mechanischer Stimulation direkt Lichtsignale erzeugen, wodurch eine neue technische Möglichkeit zur visuellen Erfassung taktiler Informationen entsteht. Im Vergleich zu herkömmlichen taktilen Sensoren, die auf elektrischen Signalen basieren, bieten kraftinduzierende lumineszente taktile Sensoren Vorteile wie flexible Strukturen, hohe elektromagnetische Störfestigkeit und die einfache Realisierung hochauflösender räumlicher Bildgebung. In den letzten Jahren hat die taktile Sensortechnologie auf Basis kraftinduzierter Lumineszenz dank kontinuierlicher Innovationen in Materialien und Strukturdesign erhebliche Fortschritte erzielt. Diese Arbeit gibt eine systematische Übersicht über die Forschungsfortschritte bei kraftinduzierenden lumineszenten Materialien in taktilen Sensorgeräten. Ausgehend von den Anforderungen an die taktile Sensorik werden die Schlüsselkennzahlen der Materialien sowie Optimierungsstrategien zusammengefasst, darunter Sensitivitätssteigerung, verbesserte Zyklusstabilität, Erweiterung des Sensorbereichs und Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses. Zudem wird der aktuelle Stand der Entwicklung hochauflösender taktiler Bildgebung und multimodaler Sensorik dargestellt. Auf Anwendungsebene werden typische Anwendungen von kraftinduzierenden lumineszenten taktilen Sensorgeräten in den Bereichen elektronische Signaturen, künstliche Haut, Gestenerkennung, Mensch-Maschine-Interaktion und weiche Robotik vorgestellt. Abschließend werden die derzeitigen Herausforderungen bei der Reaktion auf statische Reize, der Entkopplung von multi-physikalischen Signalen und der Systemintegration diskutiert sowie zukünftige Entwicklungsperspektiven dargestellt. Diese Arbeit kann als Referenz für weitere Forschung und Anwendungen von kraftinduzierenden lumineszenten Materialien im Bereich der taktilen Sensorik dienen.

关键词

leuchtmaterialien;kraftinduzierte Lumineszenz;taktiles Sensorik;taktiles Imaging;künstliche Intelligenz

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