力传感器

在本工作中，我们报告了由方形阵列孔构成的屈曲系统的制作和表征，该系统可以改变其结构形式和光学响应随外力的变化。其中，聚二甲基硅氧烷( PDMS )辅助结构是通过3D打印模具和浇铸/剥离步骤制备的。从力学的角度来看，这种结构在23 N标称力上方呈现出截然不同的相互正交椭圆的交替模式，这清楚地表明了这种结构的辅助行为。这一特性被用来制造一个可逆和敏感的光学力传感器，它利用施加力时光强或其光学旋转( θ )的变化。事实上，已经证明，力的施加会引起辅助系统折射率的变化，这种变化与应力的存在有关。对于结构实现了约Δ ( Δθ ) ΔF = 0.033rad / N的灵敏度，在23 ~ 28  N范围内已经确定。最后，本文的研究表明，利用屈曲周期弹性材料的特殊特性，可以实现一种敏感可逆的光学力传感器。

在本工作中，我们报告了由方形阵列孔构成的屈曲系统的制作和表征，该系统可以改变其结构形式和光学响应随外力的变化。其中，聚二甲基硅氧烷( PDMS )辅助结构是通过3D打印模具和浇铸/剥离步骤制备的。从力学的角度来看，这种结构在23 N标称力上方呈现出截然不同的相互正交椭圆的交替模式，这清楚地表明了这种结构的辅助行为。这一特性被用来制造一个可逆和敏感的光学力传感器，它利用施加力时光强或其光学旋转( θ )的变化。事实上，已经证明，力的施加会引起辅助系统折射率的变化，这种变化与应力的存在有关。对于结构实现了约Δ ( Δθ ) ΔF = 0.033 rad / N的灵敏度，在23  N ~ 28  N。最后，本文的研究表明，利用屈曲周期弹性材料的特殊特性，可以实现一种敏感可逆的光学力传感器。

腹腔镜手术需要高技能的外科医师。传统上，外科医生的知识是通过在导师-受训者的方法下操作获得的。近年来，腹腔镜模拟器作为技能获取的工具而获得了应用。尽管腹腔镜仿真器可供选择的范围很广，但很少受训者提供客观的反馈。这些带有量化反馈的系统由于成本的原因，往往是可用性有限的高端解决方案。开发了一种模块化智能训练器，采用商用传感器，将工具跟踪和用力相结合。此外，提出了一种基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )体模的力训练系统，用于样本刚度的区分。本原型以39名被试为被试，分别在新手( 13名)、中间品( 13名)和专家( 13名)之间进行测试，评估训练练习中各组间的执行差异。估计费用为200美元(仅包括部件)，不包括腹腔镜器械。对运动系统进行降噪和位置验证试验，平均误差为0.94 mm。抓握力近似相关系数为0.9975。此外，幻影刚度的差异有效地反映了用户的操控。实验组在执行时间、累计距离、平均抓握力和最大抓握力上存在显著差异。获得了关于运动和力的准确信息。研制的力觉测量工具可方便地转移到临床设定。进一步的工作将包括在更广泛的任务范围和更大的志愿者样本上对模拟器进行验证。

腹腔镜手术需要高技能的外科医师。传统上，外科医生的知识是通过在导师-受训者的方法下操作获得的。近年来，腹腔镜模拟器作为技能获取的工具而获得了应用。尽管腹腔镜仿真器可供选择的范围很广，但很少受训者提供客观的反馈。这些带有量化反馈的系统由于成本的原因，往往是可用性有限的高端解决方案。开发了一种模块化智能训练器，采用商用传感器，将工具跟踪和用力相结合。此外，提出了一种基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )体模的力训练系统，用于样本刚度的区分。本原型以39名被试为被试，分别在新手( 13名)、中间品( 13名)和专家( 13名)之间进行测试，评估训练练习中各组间的执行差异。估计费用为200美元(仅包括部件)，不包括腹腔镜器械。对运动系统进行降噪和位置验证试验，平均误差为0.94 mm。抓握力近似相关系数为0.9975。此外，幻影刚度的差异有效地反映了用户的操控。实验组在执行时间、累计距离、平均抓握力和最大抓握力上存在显著差异。获得了关于运动和力的准确信息。研制的力觉测量工具可方便地转移到临床设定。进一步的工作将包括在更广泛的任务范围和更大的志愿者样本上对模拟器进行验证。