Fluidni aktuatori elastomera (FEAS) su cevi pod pritiskom ili membrane koje se mogu lako preurediti u složene mehaničke uređaje. Dobili su značajnu pažnju za svoju laganu, fleksibilnu prirodu, što ih čini idealnim za robotike i biomedijske uređaje.
Međutim, tačno merenje njihovog dinamičkog odgovora i preuređenja je izazivanje, jer tradicionalni senzori, kao što su piezoelektrični akcelerometri i piezoresistivne senzore, nisu pogodne za slobodne površine poput kupona sa kuponama ili složenim oblicima. Njihovi kruti metalni kućišta ograničavaju velike deformacije i utiču na performanse FEE-a.
Pored toga, tačno merenje dinamičkih odgovora u FEAS-u igra važnu ulogu u dizajnu automobila. Dok dizajniraju nove automobile sa visokom efikasnošću i sigurnošću, merenje vibracija i statički pritisak na gume pod pritiskom sa strukturom na naduvavanje je neizbežno. Ova merenja ne samo da otkrivaju performanse automobila, već i njegovo strukturno zdravlje.
Motiviran ovim razmakom u tehnologiji, tim naučnika na čelu sa profesorom Naoki Hosoia iz Shibaura Institut za tehnologiju (sedi), Japan, istraživao je dielektrični elastomer senzori (DES) da se pozabavi ovim izazovom. Tim se sastojao od gospodina Haruiukija Kurtata sa Sit, Japana, Dr. Ardi Viranata sa Univerziteta Gadjah Mada, profesora Shingo Mada iz Instituta nauke Tokio, dr. David Garcia Cava sa Univerziteta u Edinburgu, i dr Francesco Giorgio-Serchi sa Univerziteta u Edinburgu.
Ova studija je objavljena u merenju dnevnika, istraživala kako se dess može koristiti za merenje odgovora pritiska i vibracija na meke fluidne strukture. Kao prof. Hosoia napominje, „Naša studija istražuje kako se des može efikasno realizovati za procenu i kontrolu stanja i kontrole mekih fluida.“
Da bi razumeli rad ovog senzora, tim naučnika izradio je kapacitivni tip des koristeći polidimetilsiloksan (PDMS) i ugljenih nanotub-ova. Ovaj senzor je testiran da meri reakcija vibracije mekih fluita sistema pod pneumatskim aktivnim aktima i mogao je da meri vibracije do 100 Hz.
Uređaj je izmerio vibracije i statički pritisak hvatanjem promene u kapacitinu. Kada je DES podvrgnut spoljnoj sili, što dovodi do deformacije, kapacitet se povećava. Tim je otkrio da je des izložio linearni odgovor na amplitudu vibracije, a njegova senzibilitet je povećala kao statički pritisak.
Prof. Hosoia objašnjava, „Masa i krutost konvencionalnih senzora poput piezoelektričnih agrelenera i piezoresistivnih senzora snažno utiču na dinamičke karakteristike osnovnih struktura na naduvavanje, verovatno ometajući nominalnu operaciju aktuatora.“ Za razliku od piezoresistivnih senzora, Des je fleksibilan i može da izdrži velike deformativne preuređenja, čineći ih idealnim za praćenje u stvarnom vremenu u realnom vremenu.
Ovi nalazi ističu potencijal DES-a kao dragocenog senzorskog uređaja za meke robotike i praćenje zdravlja. Sposobnost da funkcioniše u složenom, deformaciono okruženje omogućava da postavi novi standard za aplikacije u robotici, biomedicinskim uređajima i velikim infrastrukturom.
Prof. Hosoia kaže, „DES omogućava snimanje brzog dinamičkog odgovora visoko deformabilnih uređaja ili struktura, otkrivajući potencijalnu ulogu u mekom kontrolu robotika i strukturno praćenje.
„Ovi rezultati pokazuju da lagano, visoko rastezljivi dez se može prikladno koristiti kao ugrađene jedinice u okviru složenih fluidskih mreža, pomaganje u nadgledanju ovih vrsta aktuatora, na kraju olakšavajući njihovo posmatranje i kontrolu bez pozivanja na bilo kakvo ograničenje.“
