Bio-Geïnspireerde Elektronische Huid Sensoren voor Precieze Bewegingstracking

Onderzoekers hebben "elektronische huid" sensoren ontwikkeld die in staat zijn het dynamische proces van menselijke beweging na te bootsen. Ze probeerden het biologische en dynamische proces van de huid van de menselijke hand na te bootsen om objecten in staat te stellen zich op een vergelijkbare manier te gedragen.

De dual-mode sensor meet zowel de grootte als de belasting van de beweging — zoals de inspanning van het zwaaien met een tennisracket — alsmede snelheid, duur en richting. De truc was om deze meting te ontkoppelen en te begrijpen hoe de afzonderlijke parameters elkaar beïnvloeden; bijvoorbeeld, een tennisbal zacht op een racket laten stuiteren vereist een andere input dan een bal serveren aan een tegenstander. Dezelfde variabelen komen in spel wanneer een persoon met een prosthetische arm moet differentiëren tussen het hanteren van een ei of het dragen van een watermeloen.

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

De data wordt geïnformeerd door synergie gecreëerd tussen de piezoelectrische en piezoresistieve signalen. Piezoelectrische signalen meten buitenkracht, zoals druk, om elektrische lading te creëren terwijl piezoresistieve signalen de stroom mitigeren. De dual-mode sensoren worden met elkaar gesandwicht, met twee interne lagen van piramide-vormige microstructuren die elkaar afkeken. De microstructuren meten grootte en duur metingen van de piezoresistieve laag en de dynamische belastingssnelheid en richting van de piezoelectrische laag. Deze synergistische effect maakt een hoge gevoeligheid mogelijk over een breed druk- en frequentiebereik, wat betekent dat onderzoekers de kracht en flexibiliteit nauwkeurig kunnen meten die nodig zijn om specifieke bewegingen na te bootsen.