基于手勢識別技術(shù)的可穿戴柔性電子設(shè)備在醫(yī)療健康、機(jī)器人技術(shù)、人機(jī)交互和人工智能等領(lǐng)域頗具應(yīng)用前景。研制性能優(yōu)異的柔性應(yīng)變傳感器是實現(xiàn)高性能可穿戴設(shè)備應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。傳感器的靈敏度決定可穿戴設(shè)備的感知精度，而在過載、瞬時沖擊、多次循環(huán)彎曲/扭折等條件下的機(jī)械魯棒性將影響可穿戴設(shè)備實際應(yīng)用環(huán)境條件下的長期可靠服役。目前，采用簡單方法制備兼具高靈敏度和機(jī)械魯棒性的柔性應(yīng)變傳感材料頗具挑戰(zhàn)性。如何將基礎(chǔ)研究獲得的高性能柔性應(yīng)變傳感器推廣應(yīng)用到人機(jī)交互系統(tǒng)等實際應(yīng)用場景中，將為此類器件的研發(fā)提供全新思路。

近期，金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心薄膜與微尺度材料及力學(xué)性能研究團(tuán)隊，在前期柔性基體金屬薄膜力學(xué)行為研究的基礎(chǔ)上，基于柔性器件傳感的力學(xué)原理，提出將裂紋類傳感器的傳感機(jī)制引入高機(jī)械魯棒性蛇形曲流結(jié)構(gòu)中，通過對傳感層進(jìn)行巧妙的高/低電阻區(qū)調(diào)控實現(xiàn)高靈敏度傳感的學(xué)術(shù)思想，研制出靈敏度與裂紋類傳感器相當(dāng)（GF > 1000）且機(jī)械魯棒性優(yōu)異的柔性應(yīng)變傳感器。該傳感器在過載、沖擊、水下浸泡、高/低溫等嚴(yán)苛環(huán)境條件的作用下表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，穩(wěn)定響應(yīng)周次達(dá)10000周。同時，該傳感器具有響應(yīng)和回復(fù)時間快（

該團(tuán)隊將傳感器進(jìn)一步集成到自主設(shè)計的無線可穿戴人機(jī)交互系統(tǒng)中，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、用戶界面設(shè)計等技術(shù)實現(xiàn)了實時手語翻譯功能。傳感器的高靈敏度和響應(yīng)速度賦予了該系統(tǒng)及時準(zhǔn)確的感知能力，同時高機(jī)械魯棒性則賦予該系統(tǒng)在實際應(yīng)用場景中長期可靠服役的能力。該系統(tǒng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法實現(xiàn)了對15種單一手勢手語的識別和6種組合手勢手語的識別（識別準(zhǔn)確率分別達(dá)98.2%和98.9%）。系統(tǒng)整體的響應(yīng)時間小于1s。成本低廉、質(zhì)輕便攜且操作簡便的系統(tǒng)既可將手語實時翻譯成語音播放，又可通過定制的用戶界面實現(xiàn)信號曲線和翻譯結(jié)果的可視化。

后期可通過優(yōu)化電路設(shè)計、擴(kuò)展機(jī)器學(xué)習(xí)的手勢或手語數(shù)據(jù)庫，將該手勢識別技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實、手勢認(rèn)證、智能傳感、醫(yī)療健康等關(guān)鍵場景。該研究為實現(xiàn)柔性條件下的穩(wěn)定增敏機(jī)制提供了新思路，有望促進(jìn)可穿戴人機(jī)交互系統(tǒng)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。此外，該團(tuán)隊基于微小尺度材料和納米金屬層狀復(fù)合材料力學(xué)行為基礎(chǔ)研究工作的長期積累，研制出微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）采用超長服役壽命的納米復(fù)合材料，有望應(yīng)用于航天、通訊、導(dǎo)航和新能源等領(lǐng)域的射頻MEMS上。?

來源：傳感器專家網(wǎng)