20、基于应变片的 sEMG - FMG 双模态传感器与可穿戴外骨骼的研究进展

基于应变片的 sEMG - FMG 双模态传感器与可穿戴外骨骼的研究进展

在科技不断发展的今天，传感器技术和可穿戴设备在生物医学、康复、机器人等领域发挥着越来越重要的作用。本文将介绍一种基于应变片的 sEMG - FMG 双模态传感器以及一款新型可穿戴外骨骼的相关研究。

基于应变片的 sEMG - FMG 双模态传感器

传统的力敏电阻（FSR）传感器在与皮肤接触时存在明显问题，由于传感器与用户皮肤之间的接触不稳定且不确定，施加在传感器上的力并不完全等同于电阻的变化，因此无法线性表征肌肉收缩程度。此外，当压力快速变化时，FSR 无法足够快地改变其电阻，表现出时间滞后行为并产生不稳定的结果。

为避免 FSR 传感器相关问题并减小传感器的尺寸和厚度，研究人员提出了另一种 FMG 测量方法，用应变片取代 FSR。应变片以其高精度和高灵敏度著称，可用于 FMG 传感器。作为表面肌电信号（sEMG）的辅助传感器，它将在 sEMG 测量的同一位置测量力信号。研究表明，来自同一位置的多模态信号有助于识别手部手势。

材料与方法

• 基于应变片的 FMG 测量单元
  • 原理 ：当外力施加到材料上时，长度为 L 的材料会发生 ΔL 的变形，此时的应变 ϵ 定义为 ε = ΔL / L。将应变片附着在被测物体上，当物体变形时，应变片也会变形，金属应变片的电阻值 R 会因横截面积和长度的变化而改变。如果电阻变化量为 ΔR，产生的应变 ϵ 与电阻变化的关系为 ε = ΔR / (R * K)，其中 K 是应变片的固有比例常数，称为应变片系数。