纳米发电机，可以将机械或热能转化为电能的技术工具，有三个关键设计：压电，摩擦电和热电。虽然压电和摩擦电纳米发电机可以将机械能转换成电能，但热电发电可以通过收集热能来发挥作用。

在过去几年中，tribolectric纳米发电机在能量收集和传感应用中越来越受欢迎。然而，到目前为止，他们在多维信息感知和交互式控制任务中的表现相当令人失望。

新加坡国立大学的研究人员最近开发了基于摩擦电纳米发电机控制三维空间物体的传感器。这些传感器出现在Nano Energy发表的一篇论文中，由一个平行结构组成，其基座上固定有三个对称传感器条带，并连接到它们的移动平台。

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“随着科学的发展，自动化和机器人技术已经渗透到人类活动的许多方面，”进行这项研究的研究人员之一陶辰告诉TechXplore。“机器人不仅广泛应用于自动化生产线和娱乐领域，还可以用于医疗，航空航天和军事应用，以及许多其他应用。但是，人类进行交互或执行复杂的工作存在难以接受的，不可预见的危险或不可避免的挑战在真空，海底，空间和纳米尺度等设备维护的环境中的任务。“

为了实现人与自动系统之间的有效交互，研究人员开发了可以以多种方式操作的控制终端，例如触摸屏，键盘或摇杆结构。在大多数情况下，这些控制机制是间接的，因此它们需要复杂的指令分析和计算以对应于要操纵的对象的运动状态。

“在本文中，我们提出了一种超伸缩摩擦带状传感器(TSS)，用于控制物体在太空中的态度，”陈解释道。“我们的TSS可以提高机器人在各种环境中的性能，包括海底，太空等。”

在他们的研究中，陈和他的同事使用超伸缩摩擦带作为空间传感器，最终允许机器人控制3D空间中的物体。由于摩擦带电和静电感应的耦合效应，带的长度改变，相同的手指接触点从两个端电极(E1和E2)产生不同的信号输出比。这些电极用作多维感测和控制的交互式接口。

“条带的E1电极的一端是固定的，而电极E2可以在拉伸应力下相对于E1移动，”Chen说。“两个电极的输出电压比(VE2 / VE1)是在手指和硅橡胶接触和分离过程中获得的，距离E1的距离恒定。此外，条带拉伸一定长度，确定电压比的减小量。当我们相对于E1电极以恒定距离重新触摸相同位置(参考点)时。“

随着条带的拉伸长度增加，该电压比降低。Chen及其同事使用的机制允许他们通过触摸从E1固定的参考点来测量条带E2侧的延伸长度。换句话说，它们在拉伸时它们的位移，它的拉伸速度和E2电极的加速度都可以用恒定的接触频率来测量。

“这里使用的传感器检测原理主要是通过比较两个电极之间的电压比来确定长度，”陈说。“因此，采用电压比法的检测机制避免了环境湿度和不均匀力的影响。因此，这是避免不稳定和干扰的有效检测方法。”

Chen和他的同事介绍了一种基于纵向运动传感器的新物体检测方法，该传感器使用产生的电压比。在他们的研究中，他们使用三个自供电的柔性传感器在空间中实现5D定位投影。他们的方法比传统的刚性(不可拉伸)结构更简单，更直观，但它也增加了空间尺寸。

“目前，使用手柄或按键模式的纳米级操作并不直观，”陈说。“我们的方法可以更灵活，更直观地用于纳米级的人机交互。”

在初步演示中，研究人员使用他们的TSS设备作为人 - 纳米机器终端，在扫描电子显微镜(SEM)任务中控制他们的纳米操纵器。在这项任务中，他们的设备允许他们操作碳纳米管并成功完成碳纳米管的提取。

“我们收集的微纳米操纵结果证实了TSS设备在感知和控制应用方面的出色性能，这些应用与机器人，VR和物联网等领域相关，”Chen说。“在后续研究中，我们计划对双手控制器进行研究，以实现更直观，更方便的人机交互。”