Разрабатываются бесконтактные сенсорные датчики для робототехники

Прочитано: 372 раз(а)


Радикально новый тип сенсорного датчика для робототехники и других биоимитирующих (бионических) приложений настолько чувствителен, что работает даже без прямого контакта между датчиком и обнаруживаемыми объектами. Он обнаруживает помехи в электрическом поле между объектом и датчиком на расстоянии до 100 миллиметров от объекта.

Исследователи из Университета Циндао в Китае вместе с коллегами из других стран Китая и Южной Кореи описывают свою инновацию в журнале Science and Technology of Advanced Materials.

Электронная кожа стала важнейшим элементом бионических роботов, позволяющим им обнаруживать внешние раздражители и оперативно реагировать на них. Это может позволить роботизированным системам анализировать форму объекта, а также, при необходимости, поднимать его и манипулировать им.

Датчики в большинстве современных систем основаны на прямом прикосновении, вызывающем физическую деформацию контактного слоя, что приводит к изменениям электрической емкости. К сожалению, единообразие реакции на разные регионы ограничивает чувствительность и общие возможности таких систем.

«Чтобы повысить чувствительность и универсальность, мы разработали новые композитные пленки с удивительными и очень полезными электрическими свойствами», — говорит Синьлинь Ли из команды Университета Циндао.

Самый удивительный аспект произошел, когда исследователи объединили два материала с высокой диэлектрической проницаемостью — мерой их реакции на электрические поля. Этот композит имел неожиданно низкую диэлектрическую проницаемость — противоречивый результат, который идеально подходит для создания датчика, более чувствительного к электрическим полям.

Композит состоит из небольшого количества графитового нитрида углерода, добавленного к полидиметилсилоксану. Его можно изготовить и обработать с помощью специального метода 3D-печати, называемого дозирующей печатью, который обеспечивает точный контроль над структурой и рисунком напечатанных высоковязких чернил.

Команда использовала это для создания сетки, которая могла бы обнаруживать объекты на расстоянии от 5 до 100 миллиметров от поверхности объекта. Они проверили возможности сетки, используя пальцы исследователей в качестве обнаруживаемых объектов, когда они приближались близко к сетке, но фактически не вступали в контакт.

«Производительность была выдающейся с точки зрения чувствительности , скорости отклика и надежной стабильности на протяжении многих циклов использования», — говорит Ли. «Это открывает новые возможности в области носимых предметов и электронной кожи».

Она добавляет, что он подходит для изготовления физически гибких датчиков, необходимых для носимых технологий. Их можно применять для медицинского мониторинга или для более общего применения в быстро развивающемся «Интернете вещей» (IoT), включая дистанционное управление широким спектром приборов.

Включение сенсорной сетки в печатную плату позволило передавать собираемые ею данные по сетям 4G, широко используемым мобильными телефонами.

Теперь команда планирует усовершенствовать технологию, чтобы обеспечить ее пригодность для массового производства. Они также хотят изучить дополнительные возможности, помимо простого обнаружения формы и движения.

Например, разные блоки сенсорного массива имеют возможность реагировать последовательно, что обеспечивает возможность реализации взаимодействия человека и компьютера , например, распознавания жестов. Характеристики датчиков в контактных и бесконтактных системах также отражают их потенциал в обнаружении движения человека, например, в обходе препятствий и мониторинге походки, что может быть применено в интеллектуальной медицинской помощи.

Разрабатываются бесконтактные сенсорные датчики для робототехники



Новости партнеров