零泊松比柔性传感器

双轴刺激独立感知

基于零泊松比超材料薄膜的柔性传感器，在纵向受力时横向尺寸保持不变，实现双轴刺激的独立检测，解决了多轴力/应变耦合导致的复杂变形测量难题。

黄欣 · Zheng, Qingyang · Liu, Shaoyu · Li, Yangyang · Han, Fang · Qiu, Yuqi · 谢斌 · 尹周平 · 吴豪

National Science Review 2024

具体参数

泊松比

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技术优势

泊松比可调

通过设计超材料元胞的几何尺寸和排列参数，弹性体膜的泊松比可从负值调控至正值，实现零泊松比等特殊力学响应。

纵向下横向不变

零泊松比膜在纵向刺激下保持横向尺寸恒定，因此传感器输出不受横向应变串扰，可独立检测纵向刺激。

曲率不敏感

ZPR传感器对接触面曲率不敏感，能够准确监测抓取力，使刚性机械手可以安全抓取可变形物体。

分辨机械手状态

ZPR传感器能够精确区分机械手的不同状态，例如开合程度或抓取模式，为机器人控制提供反馈。

应用场景

• 柔性触觉传感：实现双轴力/应变的独立检测，消除多轴耦合误差。
• 人机交互感知：精确感知抓取或接触状态，提升交互自然度与控制精度。
• 电子皮肤：作为传感层集成，赋予电子皮肤双轴刺激区分能力。
• 机器人触觉：引导机械手安全抓取软体目标，并反馈其状态。