為紅牛定制足部壓力圖
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蓬勃發展的可穿戴技術市場正迅速被健身樂隊、智能手表和智能耳機所淹沒。這些設備可以收集關于你的各種信息，從你的步數到心率，再到你的睡眠時間。
對于長時間接觸身體的可穿戴設備，在特定位置施加的壓力大小是首要考慮因素。太多和設備是不舒服的，但太少和讀數可能變得不準確。然而，測量壓力可能很困難，因為大多數人對壓力的變化往往比恒定載荷更敏感。隨著設計越來越先進，他們采用的傳感器技術也越來越先進。
職業體育
毫不奇怪，可穿戴設備越來越受運動員和體育科學家的歡迎，試圖獲得性能優勢。布蘭登·拉森是紅牛高性能團隊的技術專家，他在這一領域有豐富的工作經驗，并領導了一個項目，收集數據，為幾位精英沖浪者提供洞察。
最初的研究集中在確定沖浪者的腳的壓力是如何轉移到沖浪板來控制它的。為了實現這一點，高分辨率的壓力圖與“戰靴”鞋墊內的傳感器結合使用。捕捉整個腳底壓力的細微變化證明是一項具有挑戰性的任務，因為海浪的不斷沖擊加上沖浪者的腳所施加的各種力。
更重要的是，壓力測繪傳感器系統和相應的電子設備將需要承受水、腐蝕、高濕度和一系列溫度。在考慮選擇時，拉森選擇了電容傳感技術，該技術最近比電阻式傳感器有許多優點。這包括更高的穩定性、可重復性和耐久性，以及能夠精確測量極低水平的壓力。此外，傳感器不受濕度的影響。
拉森最終選擇了壓力剖面系統（PPS）的電容式觸覺傳感系統。電容式觸覺傳感器采用可壓縮介質結構隔開的兩個電極，當施加壓力時，間隙減小，電容增大。與電阻技術不同，這兩個電極從不接觸。因此，電容式傳感器即使承受多個重復荷載，也不易磨損或失效。
使用電容式傳感器，壓力可以通過精密的陣列來測量，這些陣列可以測量數千個力點，然后用來創建高分辨率的“力地圖”。然后，與此相結合，微型力傳感器測量離散點的壓力，以幫助和關聯壓力數據。
聚苯硫醚傳感器不需要手指或觸筆與單個電極相互作用。相反，兩個電極被一個專有的可壓縮介質矩陣隔開，就像彈簧一樣。
為了構建其觸覺陣列傳感器，PPS將電極布置成正交的重疊條。在電極重疊的每個點形成一個不同的電容器。通過有選擇地掃描一行和一列，測量該位置的電容，從而測量局部壓力。
向上沖浪
在設計過程中，由于水對信號的干擾，決定了車載無線數據采集的難度太大。部署的系統稱為TactArray傳感器，具有多達8192個集成傳感元件，能夠測量0.01 psi到700 psi的壓力。
然而，它們不防水，所以公司提供了護套，以保護觸覺陣列。在這里，雙方的工程師還合作為數據采集計算機創建了一個小型的3D打印防水外殼。為了便于安置住房，團隊創造了一個定制口袋正好低于踝關節的彎曲點，這樣它就不會干擾沖浪者的技術。
PPS傳感器系統由紅牛贊助沖浪者在墨西哥的沖浪科學技術營進行測試。該系統成功地捕捉并存儲了數小時的沖浪數據，為世界級精英沖浪者如何用腳控制沖浪板提供了獨特的視角。
拉森設想下一步是在沖浪板的甲板上嵌入觸覺陣列傳感器，以收集腳的壓力分布和位置。到目前為止，沖浪者的腳的位置只能通過視頻進行視覺評估。
紅牛高性能團隊為該技術考慮的其他應用包括將其融入到翼裝中，以更好地了解空氣動力皮膚上的氣流和氣壓分布；山地自行車賽車手套或手柄，以確定抓地力和制動時間和硬度；在滑板的甲板上確定壓力紅牛高性能團隊為該技術考慮的其他應用包括將其融入到翼裝中，以更好地了解空氣動力皮膚上的氣流和氣壓分布；山地自行車賽車手套或手柄，以確定抓地力和制動時間和硬度；以及在滑板的甲板上，確定滑冰者在執行特定的技巧和動作時的壓力分布。
拉爾森說：“能夠在這些應用程序中看到壓力信號是一個改變游戲規則的工具。”。
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然而，電容式觸覺傳感器也有缺點。與電阻式傳感器一樣，可能存在與之相關的長期負載問題。由于它們通常采用硅橡膠彈性材料設計，因此材料可能會蠕變。這會導致傳感器輸出在一段時間內發生輕微變化。在要求稱重傳感器金屬屈肌穩定性的應用中，可用于提高長期穩定性。
由于其復雜的陣列結構，它們也不是最快的。延遲不太可能對大多數應用程序產生影響，尤其是對可穿戴設備，盡管您可能不想使用它觸發安全氣囊等。雖然電容式觸覺傳感器的成本在過去幾年中有所下降，但電阻式傳感器的成本仍然大大降低。
