手指压力为触摸交互提供了一个新的维度,其中输入由其空间位置和正交力定义。然而,移动设备中集成力传感硬件的可用性有限且复杂性成为探索这一设计空间的障碍。本文介绍了近期移动设备中的两个功能——气压传感器(压力高度计)和入口保护——的综合,以感测用户的触摸力。当用户对设备的显示屏施加力时,它会向内弯曲并导致密封底盘内的气压增加。设备的内部气压计可以感知到这种压力的增加。然而,这种变化是不受控制的,需要校准模型将气压映射到触摸力。本文推导出这样一个模型,并在四种商用设备(其中两种带有专用力传感器)上证明了其可行性。结果表明,该方法对小于 1 N 的力很敏感,并且与专用力传感器相当。
摘要 - 机器人辅助的腹腔镜手术(RAL)已被广泛研究并开发为常规的,首选的微创手术(MIS),因为操作精度和敏捷,可视化的改善,可视化以及减轻了外科医生的压力和疲劳。然而,缺乏力量反馈对准确的相互作用感知,手术错误降低,改善患者安全性和升级的手术结果构成了挑战。强力传感的解决方案可以使外科医生具有更直观和自然的外科手术体验,具有准确的相互作用能力,有效的运动技能获取能力,增强的手术质量,并支持开发高级技术以进行外科智能和自主权。尽管已经在该领域进行了广泛的研究,但是对于实际的手术方案仍无法使用有效和固定的解决方案。本综述提供了从起始实施到腹腔镜手术和RALS中物理力传感器新兴技术的最新进展的全面研究,并侧重于以下类别:基于应变量表,基于电容的基于电容型和基于光纤原理。从机制的角度来看,对力敏感结构的设计已被强调为具有预期性能的力传感器实现提供了可能且有价值的设计指南。还讨论了现有技术的优点和局限性以及新技术的前景。索引术语 - 腹腔镜手术;微创手术(MIS);力反馈;应变量规传感器;电容传感器;光纤传感器(FOS);纤维bragg光栅(FBG)。
所需技能:具有嵌入式系统和微控制器(例如 Arduino、STM32 或 Raspberry Pi)使用经验。具有生物力学或以人为本的可穿戴设备设计背景。了解用于意图预测或控制优化的机器学习框架(例如 TensorFlow、PyTorch)。了解软机器人中常用的气动驱动系统。具有使用 3D 打印或类似快速制造技术进行原型设计和测试的经验。具有意图识别算法(例如用于人机交互的机器学习或信号处理)使用经验。了解控制系统及其在软机器人中的应用。熟悉可穿戴系统中使用的常见传感器(例如 lMU、力传感器)和执行器。
机械力在细胞通信和信号传导中起重要作用。我们在这项研究中开发了新型电化学基于DNA的力传感器,用于测量细胞生成的粘附力。在基于智能手机的电化学装置的表面上构建了两种类型的DNA探针,即张力量规系和DNA发夹,以检测可调级别的Piconewton尺度细胞力。经历细胞张力后,DNA探针的展开会诱导氧化还原报道与电极表面的分离,从而导致可检测到的电化学信号。以整联蛋白介导的细胞粘附为例,我们的结果表明这些电化学传感器可用于高度敏感,健壮,简单和便携的细胞生成力测量。
最佳环氧树脂嵌入对于从大组织样品中获得一致的串行切片至关重要,尤其是对于跨度> 1 mm 2的块面而言。我们报告了一种使用块面的块硬度测量值来量化树脂固化中不均匀性的方法。我们确定导致不均匀固化的条件以及监测用于体积电子显微镜的广泛常见环氧树脂的块硬度的程序。我们还通过使用样品安装的力传感器来量化超薄分段期间的横向和分段切割力来评估切割的可重复性和均匀性。我们的发现表明需要筛选和优化树脂制剂以在截面厚度方面达到最佳重复性。最后,我们探索了在嵌入环氧树脂的明胶基质中不规则形状的组织样品的封装,以产生更多均匀的切片。
摘要 - 在机器人运动过程中以不同速度识别基础表面对于安全有效的机器人导航很重要。这项工作旨在通过在每脚下方固定的力传感器来识别多个室内表面,同时以不同的速度导航,从而增强了双子机器人的感知能力。通过将实时多对象支持向量机(SVM)与有效的时域功能相结合,提出了一种机器人的准确但成本较固的表面标识系统。在这种情况下,研究了四个有希望的手工制作的时域特征,其中均方根(RMS)功能被证明超过了其他三个功能。可以通过分别以两个不同的步行速度应用RMS来实现十倍SVM交叉验证中95.99%和98.16%的平均平均精度(地图)。具有较高的计算效率可以实现高分类精度,因此可以在诸如Arduino或Jetson Nano之类的低成本平台上进行系统部署,这使我们的方法适合在各种步行速度之间进行广泛应用。
摘要:随着生物医学技术的进步,智能材料的引入将变得越来越相关。智能材料对外部刺激(例如,化学,电气,机械或磁信号)或环境环境(例如温度,照明,酸度或湿度)有所反应,并提供多种生物学过程是智能材料和生物学系统之间许多类似物的原因。使用不同的感应原理和制造技术开发了基于此类材料的几种应用。在生物医学领域,力传感器用于表征组织和细胞,作为开发智能手术器械的反馈,以进行微创手术。在这方面,目前的工作概述了有关涉及智能材料的生物医学应用实力测量方法的最新科学文献。尤其是,根据其结果和应用,对文献中提出的主要方法的性能评估进行了审查,重点是其计量特征,例如测量范围,线性性和测量精度。基于智能材料的力量测量方法的分类是根据其潜在应用提出的,突出了优势和缺点。
压电 (PE) 型加速度计 PE 型加速度计响应施加到其压电陶瓷或晶体传感元件上的机械应力,产生高阻抗静电荷输出。由于其高电荷灵敏度,压电陶瓷在电荷和电压模式加速度计中得到广泛应用。石英被公认为所有压电材料中最稳定的材料,也常用于通用 ICP ® 加速度计、校准传递标准以及 PE 压力和力传感器。电荷输出系统已经问世约 40 年。PE 加速度计通过低噪声电缆与高输入阻抗电荷放大器一起工作,该放大器将电荷信号转换为可用的低阻抗电压信号以供采集。电荷放大器提供信号阻抗转换、标准化和增益/范围调整。选项可能包括滤波、速度和/或位移积分以及输入时间常数的调整,这决定了低频响应。现代电荷放大器采用更有效的低噪声电路设计,并可能包含简化的 LCD 显示器和数字控制。一些“双模”型号可同时使用 PE 和 ICP ®
测试系统是通过在该手通中添加挠性和力传感器来评估施加在人造成人手工中的心脏按摩的结果,该弹簧可以使成年人的胸部僵硬。此测试系统监视并分析由自动化心理学家设备或人手动执行的心肺复苏(CPR)应用程序。通过Arduino Uno卡通过串行端口将传感器接收的信号传输到计算机,并在MATLAB图形用户界面(GUI)中实时显示。使用MATLAB 2021A软件设计的GUI分析了CPR产生的传感器信号。它给出了每分钟压缩重复序列,每个压缩的深度以及在CPR应用程序中用户或自动CPR设备执行的压缩率变量的图表。此创建的测试系统可以评估本研究中执行的自动CPR设备和手动CPR应用程序的准确性。在这方面设计的测试系统可用于对心脏按摩应用的培训和评估,该应用程序包括在中学教育,副学士学位,本科和职业教育课程的急救课程中。
