首个基于电容变化原理的可食用倾斜传感器及其在机器人控制中的应用

《Scientific Reports》：An edible capacitive tilt sensor towards sustainable autonomous robotics

　　

摘要

可食用瞬态机器人可被人食用、消化和代谢，是迈向可持续自主机器人的快速新兴技术。在众多可食用机器人组件的研究进展中，可食用倾斜传感器能够感知机器人自身的状态，例如方向和倾斜角度，是实现机器人自主控制的关键技术。然而，文献中唯一现有的全可食用倾斜传感器仅能输出二元信号，难以监测连续的倾斜角变化。此外，基于电阻的传感原理容易受到温度和湿度的影响，阻碍了其在人体等潮湿环境中的应用。为弥补这一不足，我们提出了首个能够监测倾斜角连续变化的可食用倾斜传感器。该传感器基于电容变化原理，从原理上最大程度地降低了温度和湿度的影响。传感器由涂蜡的明胶腔室、石墨电极和可食用介电传感液体组成。我们展示了该传感器的概念、设计、制备和表征，并演示了其在机器人控制中的应用。该传感器具有较大的工作范围（0°至80°）、高灵敏度（2.34 %/°）和重复性。该器件为未来开发可持续、自主导航的可食用软体机器人铺平了道路。