Uluslararası bir araştırma ekibi, insan hareketinin dinamik sürecini taklit edebilen "elektronik deri" sensörleri geliştirdi. Dorothy Quiggle, Penn State Mühendislik Bilimi ve Mekanik Bölümü'nde Erken Kariyer Profesörü Huanyu "Larry" Cheng'e göre, bu çalışma, askerler gibi ciddi şekilde yaralanmış kişilerin hareketlerini kontrol etme becerilerini yeniden kazanmalarına yardımcı olabilir ve akıllı robotiklerin geliştirilmesine katkıda bulunabilir.
Cheng ve Çin merkezli işbirliği yapan araştırmacılar çalışmalarını Nano Energy'nin yakın tarihli bir sayısında yayınladılar.
Cheng, "İnsan elinin derisi harika - taklit etmeye çalıştığımız şey bu," dedi. "Doku ve kuvveti nasıl yakalayacağız? Parmak ucunun etkileyici hassasiyetini üreten evrim yıllarına ne dersiniz? Nesnelerin insan eline benzer şekilde davranmasını sağlamak için bu biyolojik ve dinamik süreci yeniden üretmeye çalışıyoruz."
Çift modlu sensör, bir tenis raketini sallama çabası gibi hareketin hem büyüklüğünü hem de yükünü, hız, süre ve yönünü ölçer. İşin püf noktası, bu ölçümü ayırmak ve ayrı parametrelerin birbirini nasıl etkilediğini anlamaktı.
Örneğin, bir tenis topunu bir rakete hafifçe vurmak, bir topu rakibe atmaktan farklı bir girdi gerektirir. Protez kolu olan bir kişinin bir yumurtayı tutmakla karpuz taşımak arasında ayrım yapması gerektiğinde bu aynı değişkenler devreye girer.
Cheng, "İnsanların baskı, eğilme ve daha fazlasını yakalamalarına yardımcı olmak için bu sensörleri uygulayabiliriz" dedi. "Bu sensörleri ayrıca, balık yakalamak gibi hassas nesneleri veya düzensiz alanlara girip enkazları hareket ettirmek zorunda kalabilecekleri bir felaket anında bile manipüle etmek için soft robotlar üzerinde kullanabiliriz."
Cheng'e göre veriler, piezoelektrik ve piezodirençli sinyaller arasında oluşturulan sinerji ile bilgilendiriliyor. Piezoelektrik sinyaller, elektrik yükü oluşturmak için basınç gibi dış kuvveti ölçerken, piezo dirençli sinyaller akımı azaltır. Çift modlu sensörler, birbirine bakan iki piramit şeklindeki mikro yapı katmanıyla birlikte sıkıştırılmıştır. Mikro yapılar, piezo dirençli katmandan gelen büyüklük ve süre ölçümlerini ve piezoelektrik katmandan dinamik yükleme hızı ve yönünü ölçer. Bu sinerjik etki, geniş bir basınç ve frekans aralığında yüksek bir hassasiyete izin verir; bu, araştırmacıların belirli hareketleri taklit etmek için gereken kuvveti ve esnekliği kesin olarak ölçebileceği anlamına gelir.
Cheng, "Yeni bir şey yaratmak için en iyi modelleri ve sensörleri birleştirdik," dedi.
Yazar: Ashley J. WennersHerron
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/
Dergi Kaynağı: Ye Qiu, Ye Tian, Shenshen Sun, Jiahui Hu, Youyan Wang, Zheng Zhang, Aiping Liu, Huanyu Cheng, Weizhan Gao, Wenan Zhang, Hao Chai, Huaping Wu. Bioinspired, multifunctional dual-mode pressure sensors as electronic skin for decoding complex loading processes and human motions. Nano Energy, 2020; 78: 105337 DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105337
