Radikalno novi tip senzora dodira za robotiku i druge aplikacije za bio-mimikovanje (bioničke) je toliko osetljiv da radi čak i bez direktnog kontakta između senzora i objekata koji se detektuju. On oseća smetnje u električnom polju između objekta i senzora, na udaljenosti do 100 milimetara od objekta.
Istraživači sa Univerziteta Kingdao u Kini, sa saradnicima iz drugih zemalja u Kini i Južnoj Koreji, opisuju svoju inovaciju u časopisu Nauka i tehnologija naprednih materijala.
Elektronske kože su postale ključni element u bioničkim robotima, omogućavajući im da brzo otkriju i reaguju na spoljašnje stimuluse. Ovo može omogućiti robotskim sistemima da analiziraju oblik objekta i, ako je potrebno, da ga pokupe i manipulišu njime.
Senzori u većini savremenih sistema oslanjaju se na direktan dodir koji izaziva fizičku deformaciju kontaktnog sloja, što dovodi do promena u električnom kapacitetu. Nažalost, ujednačenost odgovora na različite regione ograničava osetljivost i ukupne sposobnosti takvih sistema.
„Da bismo doneli veću osetljivost i svestranost, razvili smo nove kompozitne filmove sa iznenađujućim i veoma korisnim električnim svojstvima“, kaže Ksinlin Li iz tima Univerziteta Ćingdao.
Najiznenađujući aspekt došao je kada su istraživači kombinovali dva materijala sa visokom dielektričnom konstantom – merom njihovog odgovora na električna polja. Ovaj kompozit je imao neočekivano nisku dielektričnu konstantu, kontra-intuitivan rezultat koji je idealno prikladan za izradu senzora koji je osetljiviji na električna polja.
Kompozit se sastoji od malih količina grafitnog ugljen nitrida dodanog polidimetilsiloksanu. Može se napraviti i obraditi specifičnom metodom 3D štampanja, koja se zove dispensing printing, koja nudi finu kontrolu nad strukturom i šarom štampanog visokoviskoznog mastila.
Tim je ovo iskoristio da napravi mrežu koja bi mogla da oseti objekte dok je udaljena između 5 i 100 milimetara od površine objekta. Testirali su mogućnosti mreže koristeći prste istraživača kao objekte koji su otkriveni, dok su se približavali mreži, ali bez stvarnog kontakta.
„Performanse su bile izvanredne, u smislu osetljivosti, brzine odziva i robusne stabilnosti kroz mnoge cikluse korišćenja“, kaže Li. „Ovo otvara nove mogućnosti u oblasti nosivih predmeta i elektronske kože.
Ona dodaje da je pogodan za izradu fizički fleksibilnih senzora potrebnih za nosive tehnologije. Oni bi se mogli primeniti za medicinsko nadgledanje, ili opštije upotrebe u brzom razvoju „interneta stvari“ (IoT), uključujući daljinsku kontrolu širokog spektra uređaja.
Ugrađivanje senzorske mreže u štampanu ploču omogućilo je da podaci koje prikuplja budu preneti preko 4G mreža koje se široko koriste u mobilnim telefonima.
Tim sada planira da usavrši tehnologiju kako bi razvio njenu pogodnost za masovnu proizvodnju. Oni takođe žele da istraže dalje mogućnosti osim pukog otkrivanja oblika i pokreta.
Na primer, različite jedinice u nizu senzora imaju mogućnost da reaguju sekvencijalno, što pruža mogućnost realizacije interakcije čoveka i računara, kao što je prepoznavanje pokreta. Performanse senzora u kontaktnim i beskontaktnim sistemima takođe odražavaju njihov potencijal u detekciji pokreta ljudi, kao što je izbegavanje prepreka i praćenje hoda, što bi se moglo primeniti u inteligentnoj medicinskoj nezi.
