倪娜,薛晓敏,张陵,王垠

(1.西安建筑科技大学理学院,710055,西安;2.西安交通大学土木工程系,710049,西安;3.西安交通大学航天航空学院,710049,西安;4.西安理工大学工程力学系,710048,西安)

在康复工程和人机工程中,手指运动状态可量化评估是非常重要的[1-2]。一般的运动测量系统价格昂贵,需要专业的实验室机构和数据分析技术才能完成,很难用于日常康复训练及机械手的关节运动监测[3]。为了对日常的康复运动和机械手关节运动进行有效的可量化评估,采用简单、便携而不影响关节运动的传感系统是非常必要的[4]。

电子皮肤的发展为手指运动监测提供了有利的条件。柔软的压电式[5-6]、电阻式[7-8]、离子聚合物式(IPMC)[3]、光纤式[9-10]、电容式应变传感器[11-12]均已用于手指运动的监测。例如,Sun等研制了压电电势型石墨烯应变传感器用于人类活动的监测,简单演示了手指弯曲电流的突变[5];Lu等基于石墨烯和碳纳米管研制了一种高灵敏度可拉伸的电阻式应变传感器,这种应变传感器可以穿戴在身上监测人体关节的弯曲,文中简单演示了手指关节弯曲时传感器电阻的变化[8]。大部分的电子皮肤或者离子皮肤应变传感器被穿戴在手上,只是简单地展示了手指弯曲时电信号的突变[13-15],没有定量地给出手指关节角度与输出电信号的关系,不能准确地进行手指关节角度的测量。

一些柔性传感器给出了定量的手指关节角度与输出电信号的关系。例如,Deng等设计了一种柔软的具有自……