Ο αισθητήρας αφής χωρίς αφή θα μπορούσε να προσφέρει ένα νέο επίπεδο ευαισθησίας στην ανθρώπινη ρομποτική.
Τα τελευταία χρόνια σημειώθηκε σημαντική πρόοδος στην παραγωγή ηλεκτρονικών ειδών που μπορούν να λυγίζουν, να στρίβουν και να διπλώνουν, με αποτέλεσμα ένα ευρύ φάσμα λειτουργικών φορητών συσκευών. Ενώ, η ενσωμάτωση αισθητήρων αφής επόμενου επιπέδου στο ηλεκτρονικό δέρμα έχει γίνει βασικό πεδίο μελέτης, καθώς θα έχει δυνατότητα χρήσης στη ρομποτική, την υγεία και την τεχνολογία.
Ηλεκτρονικό δέρμα με ενσωματωμένη τεχνολογία ανίχνευσης αφής, όπως αναφέρεται θα μπορούσε να ωφελήσει πολλούς. Θα ήταν πολύ βολικό, για παράδειγμα, να μπορείτε να κουνάτε ένα δάχτυλο ή να κάνετε χειρονομία για να εκκινήσετε λογισμικό – ειδικά για άτομα που δεν μπορούν να κρατήσουν φυσικά μια συσκευή. Διαφορετικά, τα άτομα με προβλήματα όρασης θα μπορούν να περιηγούνται με ασφάλεια γύρω από εμπόδια. Αυτή η λειτουργία θα μπορούσε να επεκταθεί, φυσικά, σε οποιαδήποτε συσκευή είναι συνδεδεμένη στο Internet of Things (IoT).
Οι περισσότεροι τρέχοντες αισθητήρες αφής βασίζονται στο να αγγίξουν απευθείας ένα αντικείμενο για να δημιουργήσουν μια μετρήσιμη φυσική παραμόρφωση και αντίστοιχη δύναμη στον αισθητήρα. Ωστόσο, με μια νέα μελέτη από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Qingdao της Κίνας, μπορεί να έχουμε φτάσει ένα βήμα πιο κοντά στην ανίχνευση χωρίς επαφή. Έχουν αναπτύξει έναν αισθητήρα αφής που είναι τόσο ευαίσθητος που λειτουργεί χωρίς άμεση επαφή μεταξύ αυτού και του αντικειμένου που ανιχνεύεται.
«Για να προσφέρουμε μεγαλύτερη ευαισθησία και ευελιξία, έχουμε αναπτύξει νέες σύνθετες μεμβράνες με εκπληκτικές και πολύ χρήσιμες ηλεκτρικές ιδιότητες», δήλωσε ο Xinlin Li, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.
Για να δημιουργήσουν τα σύνθετα φιλμ τους, οι ερευνητές συνδύασαν μικρές ποσότητες γραφιτικού νιτριδίου του άνθρακα (GCN) με πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο (PDMS) 3D-εκτυπωμένο σε ένα πλέγμα. Παραδόξως, διαπίστωσαν ότι ο συνδυασμός αυτών των δύο υλικών με μια υψηλή διηλεκτρική σταθερά – ένα μέτρο της ικανότητας αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα ηλεκτρικό πεδίο – είχε ως αποτέλεσμα ένα υλικό με χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και, επομένως, έναν αισθητήρα πιο ευαίσθητο στα ηλεκτρικά πεδία.
Δοκιμάζοντας τις δυνατότητες του πλέγματος χρησιμοποιώντας τα δάχτυλά τους ως αντικείμενα που ανιχνεύονται, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το πλέγμα ανίχνευε τα δάχτυλα σε απόσταση μεταξύ 0,5 και 10 cm (0,2 έως 3,9 ίντσες) και δεν χρειαζόταν να τα αγγίξουν σωματικά, αναγνωρίζοντας ξεκάθαρα το δάχτυλο ως ένα τρισδιάστατο αντικείμενο. Δοκιμάζοντας το σε ένα κυκλικό τραπέζι και ένα τριγωνικό πρίσμα, ο αισθητήρας μπορούσε να αναγνωρίσει και να διακρίνει με ακρίβεια διαφορετικά σχήματα και κινήσεις.
«Η απόδοση ήταν εξαιρετική όσον αφορά την ευαισθησία, την ταχύτητα απόκρισης και τη σταθερότητα σε πολλούς κύκλους χρήσης», είπε ο Li. «Αυτό ανοίγει νέες δυνατότητες στον τομέα των φορητών αντικειμένων και του ηλεκτρονικού δέρματος».
Μετά την επιτυχημένη απόδοση των αισθητήρων τους, οι ερευνητές τους ενσωμάτωσαν σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος για να δημιουργήσουν ένα ενοποιημένο σύστημα ικανό να παρακολουθεί εξ αποστάσεως την ανθρώπινη κίνηση. Το ηλεκτρονικό δέρμα που περιέχει τους νέους αισθητήρες είναι στερεωμένο στον καρπό, διασφαλίζοντας συνεχή σύνδεση με μια συσκευή αφιερωμένη στη λήψη και ασύρματη μετάδοση του τρισδιάστατου σχήματος αντικειμένων σε smartphone, smartwatches και υπολογιστές σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας τεχνολογία 4G.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να βελτιώσουν την τεχνολογία ανίχνευσης με σκοπό τη μαζική παραγωγή της. Θα εξερευνήσουν επίσης δυνατότητες πέρα από την ανίχνευση σχήματος και κίνησης.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science & Technology of Advanced Materials.
(photo: pixabay)
