CN113397525A - 一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统 - Google Patents

一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113397525A
CN113397525A CN202110549377.2A CN202110549377A CN113397525A CN 113397525 A CN113397525 A CN 113397525A CN 202110549377 A CN202110549377 A CN 202110549377A CN 113397525 A CN113397525 A CN 113397525A
Authority
CN
China
Prior art keywords
triboelectric
sensor
resistant
human body
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110549377.2A
Other languages
English (en)
Inventor
江赛华
孙平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202110549377.2A priority Critical patent/CN113397525A/zh
Publication of CN113397525A publication Critical patent/CN113397525A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A61B5/1038—Measuring plantar pressure during gait
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统。该系统包括：依次连接的传感器、信号处理器和上位机；传感器识别人体的动作信号，所述动作信号为模拟电压信号，信号处理器采集传感器输出的模拟电压信号，并将模拟电压信号转换为数字信号后，将数字信号发送到上位机进行数据处理分析；传感器为可耐热防火的摩擦电式自供能传感器，可耐热防火的摩擦电式自供能传感器包括摩擦电正极、摩擦电负极和基于MXenes的可直接书写油墨电极，摩擦电正极、摩擦电负极上下固定设置，油墨电极涂覆在所述摩擦电正极上。本发明成本较低且电路多样化，耐热防火，传感信息丰富，以一种低能耗、巧妙的方式识别人体动作并保护其生命安全。

Description

一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统。
背景技术
一些在火场上的特种作业总是面临陌生和危险的情况，因此个人防护至关重要。特别是，识别和交换安全相关信息(例如火灾危险源和人体状况)是个人防护技术的基石。工作人员需要对火场上的安全信息进行持续的通信和实时监控，以支持救援任务。随着近年来信息技术的进步，基于分布式传感器的个人防护装置可以帮助相关人员更安全，更智能地工作。然而，由于外部电源，传统传感器将带来过多的能量消耗和复杂的电线布置导致传统的电池供电受到限制。ZL201310032176.0公开了一种基于摩擦纳米发电机的鞋垫，用于捕获人体运动机械能。另外，ZL201810313371.3公开了一种可穿戴压力传感器监测系统，实时监测足底压力。但是，由于火灾的影响，传统摩擦电传感器材料有着一定的易燃性，容易对人员的安全构成威胁。
因此，行业内急需研发一种具有防火和自供电特性的多功能传感器，以对高温环境中的人员动作进行监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统，其能够在高温环境下(>200℃)识别人员动作信息(手势信号和步态信号)。
为实现上述目的，本发明提供了一种阻燃耐热摩擦电式传感器，包括：摩擦电正极、摩擦电负极和基于MXenes的可直接书写油墨电极，摩擦电正极、摩擦电负极上下固定设置，油墨电极涂覆在所述摩擦电正极上。
优选地，所述摩擦电正极为1mm厚的芳纶纤维、硅酸铝纤维和玻璃纤维中的任意一种。
优选地，所述摩擦电负极为1mm厚的耐热硅胶薄膜。
优选地，所述摩擦电负极通过以下方法制备：按照质量比1：1称取胶料和催化剂并进行混合；将混合液浇注在聚四氟乙烯平板上固化得到第一传感器的硅胶薄膜；预先在聚四氟乙烯平板上放置1mm厚的亚克力板，然后再将混合液浇注在改装后的聚四氟乙烯平板上固化，固化后形成1mm的阵列孔，得到第二传感器的硅胶薄膜，固化时间和温度统一为：2-3h，80℃，其中，第一传感器设置在胳膊处的阻燃耐热摩擦电式传感器，第一传感器用于识别人体的手势信号；第二传感器为设置在鞋垫内的阻燃耐热摩擦电式传感器，第二传感器用于识别人体的步态信号。
优选地，所述耐热硅胶薄膜以波浪形缝制在含有矩形电极的摩擦电正极上组装成第一传感器，以识别人体的手势信号；所述含有阵列孔的耐热硅胶薄膜用绝缘胶带与含有阵列电极的摩擦电正极粘合组装成第二传感器，以识别人体的步态信号。
优选地，基于MXenes的可直接书写油墨电极制备方法为：MXenes选择Ti3AlC2为MAX相进行刻蚀，获得含有K层MXenes纳米片的分散液和含有M层MXenes纳米片以及未刻蚀的反应物沉淀；将该沉淀作为油墨的主体成分，添加0-5ml的分散液以调节整体油墨的流变性能，其中刻蚀方法为最小强度刻蚀法，K>0，M>1。
优选地，通过毛笔蘸取MXenes油墨涂覆在所述摩擦电正极上，随后粘附一层绝缘聚酰亚胺胶带以屏蔽外部电磁干扰。
优选地，所述可直接书写的油墨电极包含两个类型：用于制作第一传感器的矩形和用于制作第二传感器的2×2阵列；
为实现上述目的，本发明提供了一种基于上述阻燃耐热摩擦电式传感器的人体动作识别系统，包括：依次连接的阻燃耐热摩擦电式传感器、信号处理器和上位机；阻燃耐热摩擦电式传感器识别人体的动作信号，所述动作信号为模拟电压信号，信号处理器采集传感器输出的模拟电压信号，并将模拟电压信号转换为数字信号后，将数字信号发送到上位机进行数据处理分析；
优选地，，可耐热防火的摩擦电式自供能传感器为设置在胳膊处的第一传感器和/或设置在鞋垫内的第二传感器，第一传感器用于识别人体的手势信号，第二传感器用于识别人体的步态信号。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明提供的基于摩擦电式自供能传感器的摩擦电正极、摩擦电负极和可直接书写油墨电极都具有耐热阻燃效果，具有较好的火场适用性。
2.本发明提供的基于摩擦电式自供能传感器的人体动作识别系统仅包括：依次连接的传感器、信号处理器和上位机，具有制备简单、成本低廉和节能的特点。
3.本发明为个人可穿戴防护技术提供了一种新型的传感器，能够有效的识别人体的动作，并对组装结构稍加修改就可识别不同的手势信号和步态信号。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。
图1中的(a)为本发明的第一传感器的结构示意图；
图1中的(b)为本发明的第二传感器的结构示意图；
图2中的(a)为本发明的包含大量未刻蚀的Ti3AlC2和m-Ti3C2的MXenes油墨的结构图；
图2中的(b)为本发明的包含少量d-Ti3C2的MXenes油墨的结构图；
图3中的(a)为本发明的MXenes油墨的数字照片图；
图3中的(b)为本发明的MXenes油墨在30°的载玻片上油墨静置15min示意图；
图3中的(c)为本发明的MXenes油墨的剪切速率曲线；
图3中的(d)为本发明的MXenes油墨中各个成分的热重TGA；
图4为本发明中所选摩擦电正极(硅酸铝纤维，玻璃纤维，芳纶纤维)与PA-66电纺纤维开路电压对比的曲线；
图5为本发明中所选摩擦电负极(聚四氟乙烯布，硅胶薄膜)的开路电压对比曲线；
图6中的(a)为本发明中所选摩擦电正极芳纶涂覆MXenes油墨的光学显微镜图；
图6中的(b)、(c)分别为不同倍率下的芳纶/MXenes摩擦电正极扫描电镜SEM图；
图7中的(a)为本发明中所选摩擦电正极芳纶经过不同温度热处理60min后芳纶纤维的红外图；
图7中的(b)为本发明中所选摩擦电正极芳纶纤维的热重曲线图；
图7中的(c)为本发明中所选摩擦电正极芳纶经过不同温度、不同时间热处理后芳纶/MXenes摩擦电正极的摩擦电开路电压峰值图；
图7中的(d)为本发明中所选摩擦电正极芳纶经过不同温度、不同时间热处理后MXenes的导电性图；
图7中的(e)为本发明中所选摩擦电正极芳纶经过热处理后芳纶纤维柔韧性的前后变化；
图8中的(a)为本发明中所选摩擦电负极硅胶经过经过60min、100℃热处理后的硅胶薄膜数字照片；
图8中的(b)为本发明中所选摩擦电负极硅胶经过60min、200℃热处理后的硅胶薄膜数字照片；
图8中的(c)为本发明中所选摩擦电负极硅胶经过经过60min、250℃热处理后的硅胶薄膜数字照片；
图8中的(d)为本发明中所选摩擦电负极硅胶经过60min、300℃热处理后的硅胶薄膜数字照片；
图8中的(e)为本发明中所选摩擦电负极硅胶经过不同温度、不同时间热处理后硅胶薄膜摩擦电负极的摩擦电开路电压峰值图；
图8中的(f)为本发明中所选摩擦电负极硅胶经过高温处理后硅胶柔韧性的前后变化图；
图9中的(a)为本发明中所选摩擦电正极芳纶、摩擦电负极硅胶经过火焰燃烧0s，30s，60s，90s后的芳纶纤维开路电压输出图；
图9中的(b)为本发明中所选摩擦电正极芳纶、摩擦电负极硅胶经过火焰燃烧0s，30s，60s，90s后的硅胶薄膜开路电压输出图；
图10为本发明中第一传感器对禁止、向右转、向左转手势动作信号的识别结果图；
图11为本发明中第二传感器在不同步态下采集到的原始电压信号图，包括跑步，走路，左脚跳，右脚跳，双脚跳，上楼梯，下楼梯，下坡，上坡；
图12为本发明中第二传感器原始数据经过支持向量机分类后的混淆矩阵图。
其中，1-芳纶纤维，2-硅胶薄膜，3-油墨。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统，包括：依次连接的传感器、信号处理器和上位机；传感器识别人体的动作信号，所述动作信号为模拟电压信号，信号处理器采集传感器输出的模拟电压信号，并将模拟电压信号转换为数字信号后，将数字信号发送到上位机进行数据处理分析；传感器为可耐热防火的摩擦电式自供能传感器，可耐热防火的摩擦电式自供能传感器包括摩擦电正极、摩擦电负极和基于MXenes的可直接书写油墨电极，摩擦电正极、摩擦电负极上下固定设置，油墨电极涂覆在所述摩擦电正极上。
在本实施例，可耐热防火的摩擦电式自供能传感器为设置在胳膊处的第一传感器和设置在鞋垫内的第二传感器，第一传感器用于识别人体的手势信号，第二传感器用于识别人体的步态信号。图1中的(a)、(b)分别示出了本发明中第一传感器和第二传感器的结构设计模型示意图。对于手势信号的监测来讲，第一传感器往往需要布置在胳膊肘内侧或者外侧，感受一个较大的形变。长条形的传感器有助于感受整个肘部的形变，所以将摩擦电正极设计制备成为尺寸为L×H(23×1cm)的长方形(图1中的(a))。另外，摩擦纳米发电机TENG的工作原理中接触分离往往需要一个可变化的空间，为此硅胶摩擦电负极被以波浪形缝制在摩擦电正极上，缝制线材为耐火凯夫拉线。而用于步态信号检测的第二传感器倾向于小型化，故需要在材料内部形成可变化的空间(边长为1.5cm)(图1中的(b))。具体制备该空间的方法是：在按压型硅胶薄膜固化成型前，预先将和油墨阵列大小相同的亚克力板固定在聚四氟乙烯模具上。随后将硅胶预聚体浇注在模具内，固化后取出亚克力板，形成可供接触分离的空间。这样一个按压性硅胶薄膜的设计可以和油墨阵列电极相配合，组装成阵列传感器去监测人体的步态。后续第二传感器均为2×2的阵列传感器，阵列间距为1.5cm。
该摩擦纳米发电机中的摩擦电正极为硅酸铝纤维、玻璃纤维或者芳纶纤维；摩擦电负极为硅胶薄膜；油墨电极为MXenes中的Ti3AlC2材料。其中油墨电极的制备方法为：MXenes选择Ti3AlC2为MAX相进行刻蚀，刻蚀方法采用主流的最小强度刻蚀法(minimallyintensive layer delamination,MILD)获得含有少层MXenes纳米片的分散液和含有多层MXenes纳米片以及未刻蚀的反应物沉淀。将该沉淀作为油墨的主体成分，添加0-5ml少层MXenes纳米片分散液以调节整体油墨的流变性能。
由上述制备方法获得MXenes油墨结构如图2中(a)-(d)所示。在图2中的(a)，占据视野的正是大量的未刻蚀完整的Ti3AlC2块状结构与堆积到一起的多层m-Ti3C2纳米片结构。同时，少量的d-Ti3C2以接近于透明的纳米片结构存在于油墨中(图2中的(b))。本工作中，大量的m-Ti3C2以及未刻蚀的Ti3AlC2作为主成分，无需其他添加剂和二次溶剂，只要混合少量的d-Ti3C2分散液后稍加搅拌，就可以形成均一的、带有一定粘度的油墨(图3中的(a))。图3中的(b)记录了MXenes静置在30°的光滑载玻片上，经过15min之后仍然保持在原位，证明了其自身有一定的粘度。同时，MXenes粘度随着剪切速率的增加而减少(图3中的(c))，这样的剪切稀化行为显示了制备油墨的非牛顿流体特性。此外，出于整体传感器的阻燃耐热考虑，油墨中各个成分的热分解行为采用TGA表征(图3中的(d))。结果表明，该油墨的各个成分均在高温下会发生少量降解，这归因于材料表面的氧化。
现有的阻燃耐热材料硅酸铝纤维，芳纶纤维，玻璃纤维都可以作为摩擦电正极。具体而言，为了测试硅酸铝纤维，芳纶纤维和玻璃纤维的摩擦电序列，首先假设三种材料都处于序列偏正向的位置。因此，摩擦电序列已知的尼龙-66(PA-66)静电纺丝纤维被选择为标准对比材料，聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝纤维被选择为摩擦电负极，铜胶带被选择为导电电极。将以上材料(尺寸为3×3cm2)分别构成测试用TENG，以固定5HZ频率拍打，利用示波器采集其开路电压，电压曲线如图4所示。而摩擦电负极均选择为有一定阻燃耐热性的柔性材料，例如聚四氟乙烯布，硅胶薄膜。同样，其摩擦电开路电压曲线如图5所示。
摩擦纳米发电机除了必要的摩擦电正负极材料外，还需要组装电极以传导信号。在实施例中，发明人将MXenes油墨涂覆到芳纶纤维上。如图中的6(a)所示，可以很明显的看到油墨电极的边界，在涂敷有油墨的芳纶部分，MXenes纳米片一部分内嵌到纤维中，一部分包裹在纤维上，形成连续的导电网络。进一步地，本工作通过SEM来观察MXenes油墨涂敷在芳纶纤维上的结构(图6中的(b)、图6中的(c))。在制备油墨的过程中，多层的MXenes纳米片和未刻蚀的MAX相并不能够形成连续的导电网络。已有的工作表明，少层MXenes纳米片非常容易成膜，这点在SEM中能够明显的观察到。成膜的少层MXenes纳米片一方面把多层MXenes纳米片和MAX相像粘土一样混合起来内嵌在纤维内，另一方面在芳纶纤维表面形成涂层，多种结构使得该油墨在芳纶纤维上构成了柔性电极。
在研究芳纶材料的耐热性能时，发明人将材料放进某一特定温度下的马弗炉中进行不同时间的热处理。图7中的(a)、图6中的(b)显示了芳纶纤维经过热处理后的结构成分变化和重量变化，显然其在400℃以下仍然保持稳定。高温对MXenes油墨的导电性和整体材料的摩擦电输出的影响是整体传感器传感性能的重要参考因素。发明人统一选用硅胶作为摩擦电负极测试该摩擦电正极的摩擦电输出开路电压性能。可以看到(图7中的(c))，随着温度的上升，摩擦电开路电压逐渐下降，但不会消失。另外，由图7中的(d)可以看出，400℃以下的范围内，油墨电极经过不同温度不同时间的热处理后其导电性始终维持在10ohm/cm量级以下，有着良好的导电性。同时，整体材料经过300℃30min处理后仍然具有一定的柔韧性，满足了可穿戴的要求。在一个典型的实例中，硅胶薄膜被用来研究摩擦电负极的耐热性。图8中的(a)-(c)显示了硅胶薄膜经过60min不同温度热处理后的数字照片。硅胶在300℃成分发生了改变。TGA曲线(图8中的(d))显示其在300℃开始降解，难以正常工作。同时，300℃处理后的硅胶薄膜摩擦电开路电压急剧下降(图8中的(e))。但是，该材料在200℃仍然可以正常工作，且有一定的柔韧性，符合可穿戴要求(图8中的(f))。图9示出了本发明中所选摩擦电正极芳纶、摩擦电负极硅胶经过明火燃烧处理后的摩擦电输出性能变化。可以看出两个材料在经过明火烧灼之后仍然有一定的摩擦电信号输出。
第一传感器因其对大范围形变有着良好的识别能力，被装配到胳膊上进行手势识别；而第二传感器因其对压力分布有着一定的辨别能力，被放置在鞋垫内进行步态识别。为了捕获人体在做手势信号时身体动作的变化，将2个第一传感器装配到如图10的胳膊肘处，靠上的曲线对应着左边胳膊传感器，靠下的曲线对应着右边胳膊传感器。在禁止信号中，左右胳膊都会有一定弯曲，两个第一传感器都会输出信号。同时由于右胳膊落在左胳膊上，弯曲程度较小，所以其电压(靠下)幅值偏小。而在向右转和向左转信号中，因为只有一只胳膊存在较大的弯曲，故示波器的两个通道中只有一个会产生相应的信号。综上所述，可以通过不同通道信号的响应来识别不同的应急手势。
第二传感器可以对步态进行识别，故2个第二传感器分别被放置于左右脚进行信号的采集。步态包括：跑步，走路，左脚跳，右脚跳，双脚跳，上楼梯，下楼梯，下坡，上坡(在机器学习中分别对应1—9类)。从传感器八个通道获得不同步态的电压信号如图11所示。从图中可以观察到，跑步与走路相比，跑步信号的频率更快，电压更高。另外，左脚跳与右脚跳电压曲线明显区别于电极响应位置。由于含有E1-E4电极的传感器放置在左脚内，故左脚跳的电压E1-E4的电压明显；而右脚跳则是E5-E8的电压更为明显。从上下楼梯和上坡下坡的曲线中，可以观察到在坡上行走传感器响应的电压要比楼梯更高；同时，在往下走的过程中不论是楼梯还是坡面均比在往上走的过程中更容易刺激传感器传出信号。为了进一步应用，发明人利用支持向量机的机器学习算法对原始数据进行分类。机器学习训练好的分类模型其混淆矩阵如图12所示，其准确率为79.31％。
至此，本领域技术人员应该认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的一个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型和修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他类型或修改。

Claims (10)

1.一种阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，包括：摩擦电正极、摩擦电负极和基于MXenes的可直接书写油墨电极，摩擦电正极、摩擦电负极上下固定设置，油墨电极涂覆在所述摩擦电正极上。
2.根据权利要求1所述阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，所述摩擦电正极为1mm厚的芳纶纤维、硅酸铝纤维和玻璃纤维中的任意一种。
3.根据权利要求1所述阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，所述摩擦电负极为1mm厚的耐热硅胶薄膜。
4.根据权利要求3所述阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，所述摩擦电负极通过以下方法制备：
按照质量比1：1称取胶料和催化剂并进行混合；
将混合液浇注在聚四氟乙烯平板上固化得到第一传感器的硅胶薄膜；预先在聚四氟乙烯平板上放置1mm厚的亚克力板，然后再将混合液浇注在改装后的聚四氟乙烯平板上固化，固化后形成1mm的阵列孔，得到第二传感器的硅胶薄膜，固化时间和温度统一为：2-3h，80℃，其中，第一传感器设置在胳膊处的阻燃耐热摩擦电式传感器，第一传感器用于识别人体的手势信号；第二传感器为设置在鞋垫内的阻燃耐热摩擦电式传感器，第二传感器用于识别人体的步态信号。
5.根据权利要求4所述阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，所述耐热硅胶薄膜以波浪形缝制在含有矩形电极的摩擦电正极上组装成第一传感器，以识别人体的手势信号；所述含有阵列孔的耐热硅胶薄膜用绝缘胶带与含有阵列电极的摩擦电正极粘合组装成第二传感器，以识别人体的步态信号。
6.根据权利要求1所述阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，基于MXenes的可直接书写油墨电极制备方法为：
MXenes选择Ti3AlC2为MAX相进行刻蚀，获得含有K层MXenes纳米片的分散液和含有M层MXenes纳米片以及未刻蚀的反应物沉淀；将该沉淀作为油墨的主体成分，添加0-5ml的分散液以调节整体油墨的流变性能，其中刻蚀方法为最小强度刻蚀法，K>0，M>1。
7.根据权利要求1所述阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，通过毛笔蘸取MXenes油墨涂覆在所述摩擦电正极上，随后粘附一层绝缘聚酰亚胺胶带以屏蔽外部电磁干扰。
8.根据权利要求4所述阻燃耐热摩擦电式传感器，其特征在于，所述可直接书写的油墨电极包含两个类型：用于制作第一传感器的矩形和用于制作第二传感器的2×2阵列。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述阻燃耐热摩擦电式传感器的人体动作识别系统，其特征在于，包括：依次连接的阻燃耐热摩擦电式传感器、信号处理器和上位机；
阻燃耐热摩擦电式传感器识别人体的动作信号，所述动作信号为模拟电压信号，信号处理器采集传感器输出的模拟电压信号，并将模拟电压信号转换为数字信号后，将数字信号发送到上位机进行数据处理分析。
10.根据权利要求9所述人体动作识别系统，其特征在于，可耐热防火的摩擦电式自供能传感器为设置在胳膊处的第一传感器和/或设置在鞋垫内的第二传感器，第一传感器用于识别人体的手势信号，第二传感器用于识别人体的步态信号。
CN202110549377.2A 2021-05-20 2021-05-20 一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统 Pending CN113397525A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110549377.2A CN113397525A (zh) 2021-05-20 2021-05-20 一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110549377.2A CN113397525A (zh) 2021-05-20 2021-05-20 一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113397525A true CN113397525A (zh) 2021-09-17

Family

ID=77679003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110549377.2A Pending CN113397525A (zh) 2021-05-20 2021-05-20 一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113397525A (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103368450A (zh) * 2013-01-28 2013-10-23 国家纳米科学中心 摩擦电纳米发电机和利用摩擦电纳米发电机的鞋垫
CN106301062A (zh) * 2015-05-11 2017-01-04 北京纳米能源与系统研究所 可变形摩擦纳米发电机和发电方法、运动传感器和服装
CN108023499A (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 香港城市大学 一种电气装置和制造电气装置的方法
CN108667339A (zh) * 2018-04-25 2018-10-16 东华大学 一种原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机及其制备
CN108760121A (zh) * 2018-04-09 2018-11-06 北京纳米能源与系统研究所 可穿戴足底压力监测系统及方法
CN109916427A (zh) * 2019-04-09 2019-06-21 苏州大学 一种基于摩擦电式压力传感器的计步系统
US20190356243A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-21 City University Of Hong Kong Energy harvesting and storage apparatus and a method of forming thereof
CN110952308A (zh) * 2019-11-26 2020-04-03 华南理工大学 一种阻燃导电光热响应形状记忆纸及其制备方法与应用
CN111040238A (zh) * 2019-12-25 2020-04-21 陕西科技大学 一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶及其制备方法
CN111121816A (zh) * 2019-12-18 2020-05-08 江苏大学 一种基于摩擦纳米发电机的多功能运动计数传感器
WO2020097514A1 (en) * 2018-11-08 2020-05-14 Drexel University Mxene-based sensor devices
CN111334954A (zh) * 2020-02-26 2020-06-26 苏州大学 一种复合纱线及其制备方法、应用
CN111978701A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 辽宁科技大学 一种导电聚酯复合材料及其制备方法和应用
WO2020236895A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-26 Liquid X Printed Metals, Inc. Triboelectric energy generation methods and articles

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103368450A (zh) * 2013-01-28 2013-10-23 国家纳米科学中心 摩擦电纳米发电机和利用摩擦电纳米发电机的鞋垫
CN106301062A (zh) * 2015-05-11 2017-01-04 北京纳米能源与系统研究所 可变形摩擦纳米发电机和发电方法、运动传感器和服装
CN108023499A (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 香港城市大学 一种电气装置和制造电气装置的方法
CN108760121A (zh) * 2018-04-09 2018-11-06 北京纳米能源与系统研究所 可穿戴足底压力监测系统及方法
CN108667339A (zh) * 2018-04-25 2018-10-16 东华大学 一种原位聚合表面修饰的纤维基摩擦纳米发电机及其制备
US20190356243A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-21 City University Of Hong Kong Energy harvesting and storage apparatus and a method of forming thereof
WO2020097514A1 (en) * 2018-11-08 2020-05-14 Drexel University Mxene-based sensor devices
CN109916427A (zh) * 2019-04-09 2019-06-21 苏州大学 一种基于摩擦电式压力传感器的计步系统
WO2020236895A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-26 Liquid X Printed Metals, Inc. Triboelectric energy generation methods and articles
CN110952308A (zh) * 2019-11-26 2020-04-03 华南理工大学 一种阻燃导电光热响应形状记忆纸及其制备方法与应用
CN111121816A (zh) * 2019-12-18 2020-05-08 江苏大学 一种基于摩擦纳米发电机的多功能运动计数传感器
CN111040238A (zh) * 2019-12-25 2020-04-21 陕西科技大学 一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶及其制备方法
CN111334954A (zh) * 2020-02-26 2020-06-26 苏州大学 一种复合纱线及其制备方法、应用
CN111978701A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 辽宁科技大学 一种导电聚酯复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABDELSALAM AHMED, MAHER F. EL-KADY, ISLAM HASSAN, ET AL: "Fire-retardant, self-extinguishing triboelectric nanogenerators", 《NANO ENERGY》 *
ABDELSALAM AHMED, MAHER F. EL-KADY, ISLAM HASSAN, ET AL: "Fire-retardant, self-extinguishing triboelectric nanogenerators", 《NANO ENERGY》, vol. 59, 12 February 2019 (2019-02-12) *
RENWEI CHENG, KAI DONG, LONGXIANG LIU，ET AL: "Flame-Retardant Textile-Based Triboelectric Nanogenerators for Fire Protection Applications", 《ACS NANO》 *
RENWEI CHENG, KAI DONG, LONGXIANG LIU，ET AL: "Flame-Retardant Textile-Based Triboelectric Nanogenerators for Fire Protection Applications", 《ACS NANO》, vol. 14, 6 November 2020 (2020-11-06), pages 2 - 39 *
SINA ABDOLHOSSEINZADEH, RENÉ SCHNEIDER, ANAND VERMA, ET AL: "Turning Trash into Treasure: Additive Free MXene Sediment Inks for Screen-Printed Micro-Supercapacitors", 《ADVANCED MATERRIALS》 *
SINA ABDOLHOSSEINZADEH, RENÉ SCHNEIDER, ANAND VERMA, ET AL: "Turning Trash into Treasure: Additive Free MXene Sediment Inks for Screen-Printed Micro-Supercapacitors", 《ADVANCED MATERRIALS》, vol. 32, 20 March 2020 (2020-03-20), pages 2 *
WENTAO CAO, HAN OUYANG, WEI XIN, ET AL: "A Stretchable Highoutput Triboelectric Nanogenerator Improved by MXene Liquid Electrode with High Electronegativity", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》 *
WENTAO CAO, HAN OUYANG, WEI XIN, ET AL: "A Stretchable Highoutput Triboelectric Nanogenerator Improved by MXene Liquid Electrode with High Electronegativity", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》, vol. 30, 13 September 2020 (2020-09-13), pages 2 *
YI-ZHOU ZHANG, YANG WANG, QIU JIANG, ET AL: "MXene Printing and Patterned Coating for Device Applications", 《ADVANCED MATERIALS》 *
YI-ZHOU ZHANG, YANG WANG, QIU JIANG, ET AL: "MXene Printing and Patterned Coating for Device Applications", 《ADVANCED MATERIALS》, vol. 32, no. 21, 2 April 2020 (2020-04-02), XP071875944, DOI: 10.1002/adma.201908486 *
YUBIN HUANG, SAIHUA JIANG, RUNCAN LIANG, ET AL: "Thermal-triggered insulating fireproof layers: A novel fire-extinguishing", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
YUBIN HUANG, SAIHUA JIANG, RUNCAN LIANG, ET AL: "Thermal-triggered insulating fireproof layers: A novel fire-extinguishing", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》, vol. 391, 27 November 2019 (2019-11-27), XP086162610, DOI: 10.1016/j.cej.2019.123621 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhatta et al. Siloxene/PVDF composite nanofibrous membrane for high‐performance triboelectric nanogenerator and self‐powered static and dynamic pressure sensing applications
Wang et al. Wearable thermoelectric generator to harvest body heat for powering a miniaturized accelerometer
Sun et al. Facile monitoring for human motion on fireground by using MiEs-TENG sensor
Yin et al. A flexible dual parameter sensor with hierarchical porous structure for fully decoupled pressure–temperature sensing
Ma et al. Ultra-sensitive, durable and stretchable ionic skins with biomimetic micronanostructures for multi-signal detection, high-precision motion monitoring, and underwater sensing
Qian et al. Triboelectric nanogenerators made of polybenzazole aerogels as fire-resistant negative tribo-materials
Qu et al. All-in-one strain-triboelectric sensors based on environment-friendly ionic hydrogel for wearable sensing and underwater soft robotic grasping
CN110375895B (zh) 多功能全柔性指纹状触觉传感器
de Medeiros et al. Moisture-insensitive, self-powered paper-based flexible electronics
Bian et al. Transparent, intrinsically stretchable cellulose nanofiber-mediated conductive hydrogel for strain and humidity sensing
Chen et al. Multifunctional iontronic sensor based on liquid metal-filled ho llow ionogel fibers in detecting pressure, temperature, and proximity
CN108896213A (zh) 基于多孔导电弹性体的应力传感器及其制作方法
Liu et al. Thin, soft, garment‐integrated triboelectric nanogenerators for energy harvesting and human machine interfaces
Xie et al. A deep learning-enabled skin-inspired pressure sensor for complicated recognition tasks with ultralong life
WO2020204545A1 (ko) 자가 동력 활력 징후 센서 및 이를 이용한 활력징후 모니터링 시스템
Song et al. A strategy for human safety monitoring in high-temperature environments by 3D-printed heat-resistant TENG sensors
CN113397525A (zh) 一种阻燃耐热摩擦电式传感器及其人体动作识别系统
Rahimi et al. A low-cost fabrication technique for direct sewing stretchable interconnetions for wearable electronics
Zhang et al. An ultrahigh sensitivity micro-cliff graphene wearable pressure sensor made by instant flash light exposure
Wang et al. Innovative Technology for Self‐Powered Sensors: Triboelectric Nanogenerators
Thiyagarajan et al. Fully printed MWCNT strain sensor over paper substrate for human motion monitoring
Li et al. A stretchable triboelectric nanogenerator made of silver-coated glass microspheres for human motion energy harvesting and self-powered sensing applications
CN209166494U (zh) 一种单电极透明柔性电子皮肤
Kurakula et al. Enhanced energy harvesting ability of bismuth sodium titanate/polyvinylidene fluoride composite film-based piezoelectric nanogenerators for mechanical energy scavenging and safety-walker applications
Zhou et al. Versatile ionogels with tailoring performance for strain sensors, temperature alarm and self-powered wearable devices

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210917