Исследователи разрабатывают бесконтактные сенсоры для робототехники

Кредит: Наука и технология передовых материалов (2024).Doi: 10.1080/14686996.2024.2311635

Исследователи из Университета Циндао в Китае, с сотрудниками в других местах в Китае и Южной Корее, описывают их инновации в журнале «Наука и технология передовых материалов».

Электронные шкуры стали важным элементом в бионических роботах, что позволяет им быстро обнаружить и реагировать на внешние стимулы.Это может позволить роботизированным системам проанализировать форму объекта, и, если необходимо, также для того, чтобы поднять и манипулировать.

Датчики в большинстве современных систем полагаются на прямое прикосновение, вызывая физическую деформацию контактного уровня, что приводит к изменениям в электрической емкости.К сожалению, однородность ответа на различные области ограничивает чувствительность и общую способности таких систем.

«Чтобы принести большую чувствительность и универсальность, мы разработали новые составные пленки с удивительными и очень полезными электрическими свойствами», - говорит Синлин Ли из команды университета Циндао.

Самый удивительный аспект появился, когда исследователи объединили два материала с высокой диэлектрической постоянной - мерой их ответа на электрические поля.Этот композит имел неожиданно низкую диэлектрическую постоянную, противоречивый результат, который идеально подходит для создания датчика, который более чувствителен к электрическим полям.

Композит состоит из небольшого количества графитового нитрида углерода, добавленного в полидиметилсилоксан.Он может быть изготовлен и обработан конкретным методом 3D-печати, называемым распределительной печатью, который обеспечивает мелкий контроль над структурой и рисунком печатных высококвалифицированных чернил.

Команда использовала это, чтобы сделать сетку, которая может почувствовать объекты, в то время как от 5 до 100 миллиметров от поверхности объекта.Они проверили возможности сетки, используя пальцы исследователей в качестве обнаруженных объектов, когда они приближались к сетке, но не вступая в контакт.

«Производительность была выдающейся, с точки зрения чувствительности, скорости отклика и надежной стабильности посредством многих циклов использования», - говорит Ли.«Это открывает новые возможности в области носимых предметов и электронной кожи».

Она добавляет, что это подходит для создания физически гибких датчиков, необходимых для носимых технологий.Они могут быть применены для медицинского мониторинга или более общего использования в быстро развивающемся «Интернете вещей» (IoT), включая дистанционное управление широким спектром приборов.

Внедрение чувствительной сетки в печатную плату позволила передавать данные, которые она собирает в сетях 4G, широко используемых мобильными телефонами.

В настоящее время команда планирует уточнить технологию, чтобы развить его пригодность для массового производства.Они также хотят изучить дальнейшие возможности, помимо простого обнаружения формы и движения.

Например, различные подразделения в массиве датчиков имеют возможность отвечать последовательно, что дает возможность реализовать взаимодействие человека с компьютером, такое как распознавание жестов.Производительность датчиков в контактных и бесконтактных системах также отражает их потенциал в обнаружении движения человека, такой как предотвращение препятствий и мониторинг походки, которые могут применяться в интеллектуальной медицинской помощи.

Больше информации: Bingxiang Li и др., Полностью печатные бесконтактные сенсоры на основе композитов GCN/PDMS: включение обнаружения без удара, 3D распознавания и беспроводной передачи, науки и технологии передовых материалов (2024).Doi: 10.1080/14686996.2024.2311635