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能防水的自发电人机界面问世,可控制灯具、音乐播放器等智能设备
时间:2022-08-15 12:28 来源:科技日报 阅读人次:1  【字体:

  可穿戴人机界面设备(HMI)可用于控制机器、计算机、音乐播放器和其他系统。传统HMI面临的挑战是容易因人体皮肤上的汗水失效。美国加州大学洛杉矶分校科学家在《应用物理评论》杂志发表论文称,他们开发出一种基于软磁弹性传感器阵列的可拉伸、便宜且防水的HMI,可将手指按压产生的机械压力转换为电信号。

  该设备包括两个主要组件:第一个组件是将机械运动转换为磁响应的层。它由一组多孔硅胶基质中的微磁体组成,可将温和的指尖压力转换为磁场变化;第二个组件是由图案化的液态金属线圈组成的磁感应层,这些线圈响应磁场变化并通过电磁感应发电。

  研究人员称,由于材料的柔韧性和耐用性,磁弹性传感器阵列可在诸如卷曲、折叠和拉伸等变形下产生稳定的功率。由于这些引人注目的功能,该设备可将人体生物力学活动转化为电信号,用于人体驱动的HMI。

  运行HMI所需的能源来自佩戴者的动作。这意味着不需要电池或其他外部电源组件,使HMI更加环保和可持续。该设备在各种真实情况下进行了测试,包括有水的情况——淋浴、暴雨或剧烈运动期间。该设备在潮湿时工作良好,因为磁场受水的影响不大。

  研究人员还研究了一系列制造和组装技术,以优化设备将生物力学转换为电能的能力。他们发现,通过控制柔性薄膜的厚度和磁性粒子的浓度,可在性能和灵活性之间取得平衡。

  为测试该系统,研究人员进行了一系列实验,磁弹性传感器阵列不仅可充当灯的无线开关按钮,还可以控制音乐播放器的命令功能,代表播放、暂停、下一个和上一个的动作。这些测试保证了多功能防水HMI的新应用,使其能控制多种类型的智能设备。

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