新興的可穿戴技術(shù)市場(chǎng)正迅速被健身帶、智能手表和智能耳機(jī)淹沒(méi)。這些設(shè)備可以收集你的各種信息，從你的步數(shù)到心率，再到你得到的睡眠量。 對(duì)于長(zhǎng)期接觸身體的可穿戴設(shè)備，在特定點(diǎn)施加的壓力是首要考慮因素。太多和設(shè)備不舒服，但太少和讀數(shù)可能變得不準(zhǔn)確。然而，測(cè)量壓力可能很困難，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人往往對(duì)壓力變化更為敏感，而不是恒載。隨著設(shè)計(jì)越來(lái)越先進(jìn)，他們采用的傳感器技術(shù)也必須如此。 職業(yè)體育 毫不懷疑，可穿戴設(shè)備越來(lái)越受到運(yùn)動(dòng)人員和體育科學(xué)家的歡迎，試圖獲得性能優(yōu)勢(shì)。紅牛高性能團(tuán)隊(duì)的技術(shù)專家布蘭登·拉森擁有在該領(lǐng)域工作的經(jīng)驗(yàn)，并領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)收集數(shù)據(jù)并為幾位精英沖擊者提供了解的項(xiàng)目。 最初的研究集中在確定沖浪者的腳的壓力如何轉(zhuǎn)移到?jīng)_浪板來(lái)控制它。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，高分辨率壓力圖被用于與“靴”內(nèi)底的傳感器相結(jié)合。捕捉到整個(gè)腳底壓力的細(xì)微變化被證明是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)楹＠瞬粩嗟貨_擊，加上沖浪者的腳所施加的各種力量。 此外，還需要壓力繪圖傳感器系統(tǒng)和相應(yīng)的電子設(shè)備來(lái)承受水、腐蝕、高濕度和一系列溫度?？紤]到這些選擇，拉森選擇了電容式傳感技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)最近比電阻式傳感器有很多優(yōu)點(diǎn)。這包括更高的穩(wěn)定性、重復(fù)性和耐久性，以及測(cè)量極低壓力水平的準(zhǔn)確性。此外，傳感器不受濕度影響。 拉森最終選擇了電容式觸覺(jué)傳感系統(tǒng)（PPS）。電容式觸覺(jué)傳感器采用可壓縮介質(zhì)結(jié)構(gòu)隔開(kāi)的兩個(gè)電極，當(dāng)施加壓力時(shí)，間隙減小，電容增大。與電阻技術(shù)不同，兩個(gè)電極永遠(yuǎn)不會(huì)接觸。因此，電容式傳感器即使承受多個(gè)重復(fù)負(fù)載，也不太容易磨損或失效。 使用電容式傳感器，可以使用精密的陣列測(cè)量壓力，該陣列測(cè)量數(shù)千個(gè)力點(diǎn)，然后用于創(chuàng)建高分辨率的“力圖”。然后，結(jié)合這一點(diǎn)，微型力傳感器測(cè)量在離散點(diǎn)的壓力，以幫助和關(guān)聯(lián)壓力數(shù)據(jù)。 PPS傳感器不需要手指或觸筆與單個(gè)電極交互。相反，由專有的可壓縮介質(zhì)矩陣隔開(kāi)的兩個(gè)電極就像彈簧。 為了構(gòu)建其接觸式串聯(lián)傳感器，PPS將電極排列為正交叉的疊重條帶。在極重的每個(gè)點(diǎn)處形成不同的電容器。通過(guò)選擇性地掃描單個(gè)行和列，測(cè)量該位置處的電容，從而測(cè)量局部壓力。 沖浪 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于水對(duì)信號(hào)的干擾，使得車載無(wú)線數(shù)據(jù)采集變得非常困難。部署的系統(tǒng)稱為TactArray傳感器，具有多達(dá)8192個(gè)集成傳感元件，能夠測(cè)量0.01psi至700psi的壓力。 然而，它們并不是防水的，所以公司提供了護(hù)套來(lái)保護(hù)觸覺(jué)陣列。在這里，雙方的工程師也合作為數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)創(chuàng)造了一個(gè)小型的3D打印防水外殼。為了方便安置住房，研究小組在腳踝彎曲點(diǎn)下方創(chuàng)建了一個(gè)定制的口袋，這樣就不會(huì)干擾沖浪者的技術(shù)。 PPS傳感器系統(tǒng)由紅牛贊助的沖浪者在墨西哥的沖浪科技營(yíng)進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)成功地捕捉和存儲(chǔ)了數(shù)小時(shí)的沖浪數(shù)據(jù)，為世界級(jí)的精英沖浪者如何使用腳來(lái)控制沖浪板提供了獨(dú)特的視角。 拉森設(shè)想下一步是將觸覺(jué)陣列傳感器嵌入沖浪板的甲板，以收集腳的壓力分布和位置。迄今為止，沖浪者腳的位置只能通過(guò)視頻進(jìn)行視覺(jué)評(píng)估。 紅牛高性能團(tuán)隊(duì)為這項(xiàng)技術(shù)考慮的其他應(yīng)用包括將其融入到翼服中，以更好地了解空氣動(dòng)力學(xué)皮膚上的氣流和氣壓分布；山地自行車賽車手套或手柄，以確定抓地力和制動(dòng)時(shí)間，以及在滑板的甲板上確定滑板運(yùn)動(dòng)員在表演特定技巧和動(dòng)作時(shí)的壓力分布。 “能夠在這些應(yīng)用程序中看到壓力信號(hào)是一個(gè)改變游戲規(guī)則的T。紅牛高性能團(tuán)隊(duì)為這項(xiàng)技術(shù)考慮的其他應(yīng)用包括將其融入到翼服中，以更好地了解空氣動(dòng)力學(xué)皮膚上的氣流和氣壓分布；山地自行車賽車手套或手柄，以確定抓地力和制動(dòng)時(shí)間，以及在滑板的甲板上確定滑板運(yùn)動(dòng)員在表演特定技巧和動(dòng)作時(shí)的壓力分布。 拉森說(shuō)：“能夠在其中一些應(yīng)用程序中看到壓力信號(hào)是一種改變游戲規(guī)則的工具。” 不是為每個(gè)人 然而，電容式觸覺(jué)傳感器也有缺點(diǎn)。與電阻式傳感器一樣，它們也可能存在長(zhǎng)期的負(fù)載問(wèn)題。因?yàn)樗鼈兺ǔＪ怯霉鑿椥圆牧显O(shè)計(jì)的，所以這種材料會(huì)蠕變。這會(huì)導(dǎo)致傳感器輸出在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生非常輕微的變化。在需要稱重傳感器穩(wěn)定性的應(yīng)用中，可以使用金屬屈肌來(lái)提高長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 由于其復(fù)雜的陣列結(jié)構(gòu)，它們也不是最快的。延遲不太可能影響大多數(shù)應(yīng)用程序，尤其是可穿戴設(shè)備，但您可能不想使用它來(lái)觸發(fā)安全氣囊。盡管電容式觸覺(jué)傳感器的成本在過(guò)去幾年中有所下降，但電阻式傳感器仍然明顯便宜。

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