Elektronischer Hautsensor dekodiert menschliche Bewegungen

Es wurde ein strombetriebener elektronischer Hautsensor mit Einzelspannung entwickelt, der menschliche Bewegungen aus der Ferne erfassen kann. Der am Handgelenk platzierte Dehnungssensor dekodiert komplexe Fünf-Finger-Bewegungen in Echtzeit mit einer virtuellen 3D-Hand, die die ursprünglichen Bewegungen widerspiegelt. Das durch schnelles Situationslernen (RSL) verstärkte tiefe neuronale Netzwerk gewährleistet einen stabilen Betrieb unabhängig von seiner Position auf der Hautoberfläche.

Herkömmliche Ansätze erfordern mehrere Sensornetzwerke, die die gesamten krummlinigen Oberflächen des Zielbereichs abdecken. Im Gegensatz zur herkömmlichen Wafer-basierten Fertigung bietet diese Laserfertigung ein neues Sensorparadigma für die Bewegungsverfolgung. Das Messsystem extrahiert Signale, die mehreren Fingerbewegungen entsprechen, indem es mithilfe von Lasertechnologie Risse in metallischen Nanopartikelfilmen erzeugt. Das Sensorpflaster wurde dann am Handgelenk eines Benutzers befestigt, um die Bewegung der Finger zu erkennen.

Das Konzept dieser Forschung ging von der Idee aus, dass die Lokalisierung eines einzelnen Bereichs für die Erkennung von Bewegungen effizienter wäre als das Anbringen von Sensoren an jedem Gelenk und Muskel. Damit diese Zielstrategie funktioniert, müssen die Signale aus verschiedenen Bereichen genau an dem Punkt erfasst werden, an dem sie alle zusammenlaufen, und dann die in den konvergierten Signalen enthaltenen Informationen entkoppeln. Um die Benutzerfreundlichkeit und Mobilität der Benutzer zu maximieren, verwendete das Forschungsteam einen Einkanalsensor, um die Signale zu erzeugen, die komplexen Handbewegungen entsprechen.

Das RSL-System sammelt Daten von beliebigen Teilen am Handgelenk und trainiert das Modell automatisch in einer Echtzeit-Demonstration mit einer virtuellen 3D-Hand, die die ursprünglichen Bewegungen widerspiegelt. Um die Empfindlichkeit des Sensors zu erhöhen, verwendeten die Forscher laserinduziertes Cracken im Nanomaßstab.

Dieses sensorische System kann die Bewegung des gesamten Körpers mit einem kleinen sensorischen Netzwerk verfolgen und die indirekte Fernmessung menschlicher Bewegungen ermöglichen, die für tragbare VR/AR-Systeme anwendbar ist. Das Forschungsteam analysierte die Sensorsignalmuster in einem latenten Raum, der das zeitliche Sensorverhalten einschließt, und ordnete dann die latenten Vektoren Fingerbewegungsmetrikräumen zu.

Das System ist auf andere Körperteile erweiterbar; Beispielsweise ist es in der Lage, Gangbewegungen aus einem Becken zu extrahieren. Diese Technologie wird voraussichtlich in der Gesundheitsüberwachung, Bewegungsverfolgung und Softrobotik Anwendung finden.