柔性可穿戴設備在運動、健康、醫(yī)療等方面有著重要的發(fā)展前景，是當前國際研究熱點。在人體運動監(jiān)測方面，人體表面主要變形模式為拉/壓變形和彎曲變形，而且都是大變形。對于適用于柔性可穿戴設備的監(jiān)測拉/壓變形的柔性傳感器，已經(jīng)有很多相關研究；但對于彎曲變形（曲率或彎曲角度）監(jiān)測，之前主要有兩類方法：1）采用應變傳感器替代，如圖1a所示，這種方式要求傳感器與人體完美粘合，一旦產(chǎn)生滑動，測量結果毫無意義，而這種粘合方式對于用戶來說是難以接受的，所以不適用于實際的可穿戴設備；2）采用光學辦法，設備復雜，不具有便攜性，也不適用于可穿戴設備。

近日，中國科學院力學研究所科研團隊與大連理工大學及北京航空航天大學合作，從力學結構設計出發(fā)，研制了適用于可穿戴設備的薄膜貼片式柔性曲率傳感器。該傳感器可以精確測量被測曲面的動態(tài)彎曲曲率和彎曲角度，而且其彎曲測量結果不受拉伸變形的影響，所以在實際應用過程中，不要求傳感器與被測曲面完美粘合，只需要貼合（允許小范圍滑動，如戴手套或穿緊身衣的方式）即可，如圖1b所示。可見，該傳感器非常適合與穿戴服飾集成，可應用于關節(jié)彎曲監(jiān)測、手勢識別、坐姿監(jiān)測等柔性智能穿戴設備，如圖2所示。

圖1（a）應變傳感器與（b）曲率傳感器用于關節(jié)彎曲變形監(jiān)測的優(yōu)劣勢

圖2 曲率傳感器用于手勢識別和坐姿監(jiān)測

該工作相關論文近日在《先進材料技術》上發(fā)表（Adhesion-Free Thin-Film-Like Curvature Sensors Integrated on Flexible and Wearable Electronics for Monitoring Bending of Joints and Various Body Gestures. Advanced Materials Technologies, 2018），力學所為第一單位，蘇業(yè)旺、李銳、陳玉麗為共同通訊作者。該研究工作受到中科院百人計劃項目、國家自然科學基金面上項目的資助和中科院先導項目（XDB22040501）的支持。