Universele tactiele detectie met elektromechanisch gekoppelde geleiders

Aanraking, of tactiele detectie, is van fundamenteel belang voor een reeks real-life toepassingen, van robotica tot chirurgische geneeskunde tot sportwetenschap. Tactiele sensoren zijn gemodelleerd naar de biologische tastzin en kunnen onderzoekers helpen menselijke waarneming en beweging te begrijpen. Een nieuwe benadering voor het meten van drukverdeling maakt gebruik van tactiele beeldvormingstechnologie.

De meest voorkomende huidige benadering van tactiele beeldvorming omvat het gebruik van een reeks sensoren die zijn samengesteld uit drukgevoelige materialen; dergelijke arrays vereisen echter complexe fabricageprocessen en stellen beperkingen aan het sensorontwerp. De druk tussen twee geleiders is direct gerelateerd aan de elektrische contactweerstand ertussen. Met behulp van deze relatie is een sensor ontwikkeld die is samengesteld uit een paar elektromechanisch gekoppelde geleiders, waarbij de ene geleider een aandrijffunctie heeft en de andere de sondefunctie. De sensor heeft geen drukgevoelige materialen nodig en is eenvoudiger te vervaardigen.

Deze strategie maakte de ontwikkeling mogelijk van een universele tactiele sensor voor het meten van de contactdrukverdeling met behulp van eenvoudige geleidende materialen zoals koolstofverf. Het ontwerpconcept combineert innovatie in mechatronische technologie - die de ontwikkeling mogelijk maakte van een flexibele sensor op basis van conventionele geleiders die zijn aangesloten op elektroden - met een op tomografie gebaseerde benadering om de drukverdeling over de gekoppelde geleiders te bepalen.

De voorgestelde methode verbeterde op eerdere op elektrische impedantietomografie gebaseerde tactiele detectietechnieken om sensoren te voorzien van een hoge positionele nauwkeurigheid, instelbare gevoeligheid en bereik, en een relatief eenvoudig fabricageproces. De sensoren kunnen worden gerealiseerd met behulp van verschillende geleidende materialen, waaronder geleidende stoffen en verven. Er werden flexibele sensoren van het plaattype gefabriceerd, samen met vingervormige sensoren geproduceerd door 3D-geprinte structuren te coaten met geleidende verf.

Het gemak van aanpassing van de gevoeligheid en het detectiebereik en de precisie van de drukschatting betekent dat deze tactiele beeldvormingsbenadering naar verwachting geavanceerde besturing van multifunctionele robots mogelijk zal maken. De sensoren kunnen worden gebruikt in gebieden zoals de bediening van apparaten op afstand en industriële automatisering.