加州大学圣地亚哥分校:研发新型传感器,实现阿摩尔级生物分子精准检测

这项技术让可穿戴设备在剧烈运动、水下等复杂环境中,依然能实现精准手势识别和机械臂控制,为虚拟现实、康复医疗、工业救援等领域打开了新大门。

直击痛点:运动干扰是手势识别的敌人

智能手表、运动手环等可穿戴设备早已融入生活,但传统惯性测量单元(IMU)始终绕不开一个核心问题——抗干扰能力弱。

当你跑步时,前臂的自然摆动会产生运动伪影;乘坐交通工具时,环境振动会干扰信号;甚至简单的姿势变化,都可能因为重力矢量改变导致设备方向偏移。

这些干扰信号要么和手势信号频率相近,要么幅度更大,很容易淹没真实指令,而且不同人的动作习惯差异大,进一步降低了识别准确率,让运动场景下的人机交互沦为摆设

在工业作业、康复训练等专业场景中,这个问题更显致命。想象一下,救援人员在奔跑中想控制无人机探查险情,却因信号干扰频频误操作;康复患者试图通过手势控制辅助器械,却被身体晃动影响指令传递——传统设备的局限性,一直制约着人机交互的实用性。

双重创新:硬件+AI打造抗干扰神器

为了攻克这一难题,研究团队给出了硬件革新+算法优化的双重解决方案,让可穿戴传感器兼具灵活性智慧脑

迷你可拉伸传感器

薄如纸片,戴感舒适,集成了六通道 IMU、肌电信号(EMG)模块、蓝牙微控制器单元和可拉伸电池,能够无线捕获和传输手势信号。

这款传感器尺寸仅1.8×4.5平方厘米,厚度2毫米,拉伸性超过20%,贴在前臂完全不影响活动。它采用四层精巧设计,每层各司其职:第一层为电池层,充放电60次后仍能稳定工作,库仑效率接近100%;第二层包含天线匹配单元和EMG采集模块,使用了三层电极结构,确保信号采集的稳定性;第三层集成了六通道 IMU 和蓝牙微控制器单元,用于信号处理和无线传输。在开放环境中,蓝牙在20米距离内信号稳定,连续运行30分钟最高温度仅27.7℃,佩戴1小时皮肤温度保持34.5℃,安全无负担。


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