【導讀】在許多情況下，了解一個物體對另一個物體施加了多大的力非常重要。我們設計了一種小而薄的貼紙來測量和傳遞這類數據，而不需要電線或電池。加州大學圣迭戈分校的科學家們正在開發這種名為 ForceSticker 的設備。除其他用途外，它還可用于監測倉庫中堆疊包裹的重量，確保人工膝關節不會傷害鄰近的軟骨，甚至為機器人提供觸覺。
在許多情況下，了解一個物體對另一個物體施加了多大的力非常重要。我們設計了一種小而薄的貼紙來測量和傳遞這類數據，而不需要電線或電池。加州大學圣迭戈分校的科學家們正在開發這種名為 ForceSticker 的設備。除其他用途外，它還可用于監測倉庫中堆疊包裹的重量，確保人工膝關節不會傷害鄰近的軟骨，甚至為機器人提供觸覺。
ForceSticker 貼在兩個接觸物體的界面上 圖/David Baillot/加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院
ForceSticker 的核心是一個電容器，大小與米粒差不多。它由夾在兩條導電銅條之間的柔軟聚合物片組成。當對貼紙施加外力時，聚合物會壓縮，從而使兩根銅條相互靠近。這樣，電容器的電荷量就會增加。
ForceSticker 的另一個主要部件是 RFID（射頻識別）標簽，它通過手持式 RFID 閱讀器發出的無線電信號獲得臨時供電。該標簽利用集成天線將修改后的信號傳回閱讀器--該信號現在包含有關鏈接電容器當前電荷水平的信息。然后，定制軟件會將這些數據轉換成外力的測量值。
研究人員在膝關節模型中成功測試了 ForceStickerDavid Baillot/加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院
通過改變電容器所用聚合物的軟硬度，可以制造出靈敏度很高或靈敏度較低的 ForceSticker，前者適用于測量較小的力，后者適用于測量較大的力。在目前進行的測試中，靈敏度很高的貼紙被用來監測模型膝關節的受力情況，而靈敏度較低的貼紙則被用來監測放置在盒子里的各種大型物體的重量。
在這兩種情況下，ForceStickers 在使用了 10000 多次力之后仍然有效。這些貼紙的制造成本也相對較低，每張成本約為 2 美元，如果擴大生產規模，這一數字應該會大幅下降。此外，用戶最終還可以用智能手機代替專用的 RFID 閱讀器。
首席科學家 Dinesh Bharadia 教授說："人類天生就具有感知力的能力。為電子設備和醫療植入物提供這種力感應能力可能會改變許多行業的游戲規則"。
有關這項研究的論文將在墨西哥舉行的 UbiComp 2023 會議上發表。
（轉載來源于電子工程世界）
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