Mensenhanden imiteren om betere sensoren te maken

Onderzoekers hebben 'elektronische huid'-sensoren ontwikkeld die het dynamische proces van menselijke beweging kunnen nabootsen. Ze probeerden het biologische en dynamische proces van de huid van de menselijke hand te imiteren om objecten in staat te stellen zich op dezelfde manier te gedragen.

De dual-mode sensor meet zowel de omvang en de belasting van de beweging - zoals de inspanning om met een tennisracket te zwaaien - als de snelheid, duur en richting. De kunst was om deze meting los te koppelen en te begrijpen hoe de afzonderlijke parameters elkaar beïnvloeden; bijvoorbeeld, een tennisbal zachtjes op een racket laten stuiteren, vereist andere input dan een bal naar een tegenstander te serveren. Diezelfde variabelen spelen een rol wanneer een persoon met een prothetische arm onderscheid moet maken tussen het hanteren van een ei of het dragen van een watermeloen.

De sensoren kunnen worden toegepast om mensen te helpen de omvang van drukken, buigen en andere bewegingen vast te leggen. Ze kunnen ook worden gebruikt op zachte robotica om delicate objecten te manipuleren, zoals het vangen van een vis, of zelfs bij een ramp wanneer ze in onregelmatige ruimtes moeten kruipen en puin moeten verplaatsen.

De gegevens worden geïnformeerd door synergie die wordt gecreëerd tussen de piëzo-elektrische en piëzoresistieve signalen. Piëzo-elektrische signalen meten kracht van buitenaf, zoals druk, om elektrische lading te creëren, terwijl piëzoresistieve signalen de stroom verminderen. De dual-mode sensoren zijn aan elkaar gesandwiched, met twee interne lagen piramidevormige microstructuren tegenover elkaar. De microstructuren meten magnitude- en duurmetingen van de piëzoresistieve laag en de dynamische laadsnelheid en richting van de piëzo-elektrische laag. Dit synergetische effect zorgt voor een hoge gevoeligheid over een breed druk- en frequentiebereik, wat betekent dat onderzoekers nauwkeurig de kracht en flexibiliteit kunnen meten die nodig is om specifieke bewegingen te imiteren.