新型柔性双模式电容传感器：实现无触摸与触摸双模式人机交互

当今人机交互面临大问题！现在的人机交互大多靠单一模式，还得戴着累赘的设备或者和界面物理接触，这交互效率和智能程度简直受限得很！不过，浙江大学机械 306 实验室刘玮杰博士生那可是厉害，搞出了个新型柔性双模式电容传感器，不得了

新型传感器诞生

咱们先说说这传感器的来历。浙江大学机械 306 实验室，刘玮杰博士生一直在琢磨人机交互的改进。现在的情况这么糟糕，于是他埋头研究，终于灵光一闪，创造出了这种新型柔性双模式电容传感器。这就像是黑夜里的一盏明灯，给人机交互带来了新希望。

时间上就是当下，地点就是浙江大学这机械 306 实验室这块宝地。刘玮杰这个厉害的博士生，整天在这实验室里捣鼓，只为让人机交互变得更好。

传感器的结构设计

这传感器非接触电容传感器，结构还挺复杂。它分为 12 个传感单元，就好像是 12 个小卫士，守护着传感器的功能。每个传感器单元，是由一对互补的迷宫电极和一个多孔 - 截顶金字塔分层电介质组成的。

把电极设计成方形迷宫结构，是为了加强边缘电场，这样近距离感知性能就有所提高。而多孔 - 截断金字塔分层电介质层的设计，是想通过分层变形来改善硅橡胶的变形能力，压力传感性能也就上来了。

接近传感原理

说起接近传感原理，还有点神奇！上下电极构成一个电容双极板，当外面的物体还没碰到传感器的时候，传感器就通过电极激发的边缘电场去检测外面物体的靠近。

当物体一点点接近，传感器激发的边缘电场就会变弱。就好像是一种神奇的信号传递，没接触就能知道有物体来，是不是很奇妙

压力传感原理

物体开始对传感器加压了，介电层就开始变形，传感器里的电场也会跟着变。特别是截顶金字塔形结构变形的时候，上下电极之间的距离缩短，电容就继续增加了。

这就好比是一个特殊的“反应机制”，物体给压力，传感器有特殊反应，然后产生电容变化。这样对于压力大小啥的就能检测。

传感器性能特点

这个双模传感器的性能非常棒对人手的非接触距离检测范围能到 110mm，不同接近速度的物体也能区分检测，信号稳定性还挺好。

不光如此，它还能分清近距离信号和触觉信号，还有出色的信号稳定性、可重复性，识别手势动作也很准确。感觉它就像是一个“聪明且万能”的小工具

机器人交互实验验证

为了看看这个双模传感器在人机交互里有没有用，咱做了机器人交互实验。把选定传感器单元的行电极和列电极连接到 AD7153CDC 芯片，芯片收集电容数据。

数据通过 USB 传到控制机械臂的计算机，计算机识别动作，再把命令传给机械臂和机械手。这传感器非接触和接触式交互都在行。手指碰不同传感器单元，机械手能抓能放，机械臂还能在 Z 轴下降，而且动作连贯非接触电容传感器，两种交互方式切换也很顺。

这么棒的传感器，大家觉得未来它会在人机交互领域取代那些传统方式吗？