newsmag.ro pielea electronica anticipeaza si percepe atingerea din diferite directii pentru prima data

Pielea electronică anticipează și percepe atingerea din diferite direcții pentru prima dată

O echipă de cercetare din Chemnitz și Dresda a făcut un pas major înainte în dezvoltarea pielii electronice sensibile (e-skin) cu fire de păr artificiale integrate. E-skin-urile sunt sisteme electronice flexibile care încearcă să imite sensibilitatea omologilor lor naturale de piele umană. Aplicațiile variază de la înlocuirea pielii și senzori medicali pe corp până la piele artificială pentru roboți umanoizi și androizi. Firele de păr minuscule de suprafață pot percepe și anticipa cea mai mică senzație tactilă pe pielea umană și chiar pot recunoaște direcția atingerii. Sistemele electronice moderne de piele nu au această capacitate și nu pot aduna aceste informații critice despre vecinătatea lor.

O echipă de cercetare condusă de prof. dr. Oliver G. Schmidt, șeful Catedrei de Sisteme Materiale pentru Nanoelectronică, precum și director științific al Centrului de Cercetare pentru Materiale, Arhitecturi și Integrarea Nanomembranelor (MAIN) de la Universitatea Tehnică Chemnitz, a a explorat o nouă cale de dezvoltare a senzorilor de câmp magnetic 3D extrem de sensibili și dependenți de direcție, care pot fi integrați într-un sistem e-skin (matrice activă). Echipa a folosit o abordare complet nouă pentru miniaturizarea și integrarea matricelor de dispozitive 3D și a făcut un pas major spre imitarea atingerii naturale a pielii umane . Cercetătorii și-au raportat rezultatele în numărul actual al revistei Nature Communications .

Christian Becker, Ph.D. student în grupul de cercetare al Prof. Schmidt de la MAIN și primul autor al studiului spune că „abordarea lor permite o aranjare spațială precisă a elementelor senzoriale funcționale în 3D care pot fi produse în serie într-un proces de fabricație paralel. Astfel de sisteme de senzori sunt extrem de dificil de realizat. generate prin metode de fabricație microelectronice consacrate.”

Nouă abordare: tehnologia elegantă origami integrează senzori 3D cu circuite microelectronice

Miezul sistemului de senzori prezentat de echipa de cercetare este așa-numitul senzor de magnetorezistă anizotropă (AMR). Un senzor AMR poate fi utilizat pentru a determina cu precizie modificările câmpurilor magnetice. Senzorii AMR sunt utilizați în prezent, de exemplu, ca senzori de viteză în mașini sau pentru a determina poziția și unghiul componentelor în mișcare într-o varietate de mașini.

Pentru a dezvolta sistemul de senzori extrem de compact, cercetătorii au profitat de așa-numitul „proces de micro-origami”. Acest proces este utilizat pentru a plia componentele senzorului AMR în arhitecturi tridimensionale care pot rezolva câmpul vectorial magnetic în trei dimensiuni. Micro-origami permite unui număr mare de componente microelectronice să se potrivească într-un spațiu mic și să le aranjeze într-o geometrie care nu este realizabilă prin nicio tehnologie convențională de microfabricare. „Procesele de micro-origami au fost dezvoltate în urmă cu mai bine de 20 de ani și este minunat să vedem cum întregul potențial al acestei tehnologii elegante poate fi acum exploatat pentru noi aplicații microelectronice”, spune prof. Oliver G. Schmidt.

Echipa de cercetare a integrat matricea de senzori magnetici micro-origami 3D într-o singură matrice activă, în care fiecare senzor individual poate fi adresat și citit în mod convenabil prin circuite microelectronice. „Combinația de senzori magnetici cu matrice activă cu arhitecturi micro-origami cu auto-asamblare este o abordare complet nouă de miniaturizare și integrare a sistemelor de detecție 3D de înaltă rezoluție”, spune dr. Daniil Karnaushenko, care a contribuit decisiv la concept, design și implementare. a proiectului.

Firele de păr minuscule anticipează și percep direcția atingerii în timp real

Echipa de cercetare a reușit să integreze senzorii de câmp magnetic 3D cu fire de păr fine înrădăcinate magnetic într-o piele artificială . Pielea electronică este realizată dintr-un material elastomeric în care sunt încorporate componentele electronice și senzorii – asemănător cu pielea organică, care este împletită cu nervi.

Când păruleste atins și se îndoaie, mișcarea și poziția exactă a rădăcinii magnetice pot fi detectate de senzorii magnetici 3D de bază. Prin urmare, matricea senzorului nu numai că poate înregistra mișcarea goală a părului, ci și determină direcția exactă a mișcării. Ca și în cazul pielii umane adevărate, fiecare păr de pe un e-skin devine o unitate de senzor completă care poate percepe și detecta schimbările din apropiere. Cuplajul magneto-mecanic dintre senzorul magnetic 3D și rădăcina magnetică a părului în timp real oferă un nou tip de percepție sensibilă la atingere de către un sistem e-skin. Această capacitate este de mare importanță atunci când oamenii și roboții lucrează strâns împreună. De exemplu, robotul poate simți interacțiunile cu un însoțitor uman cu mult înainte, cu multe detalii chiar înainte ca un contact intenționat sau o coliziune neintenționată să aibă loc.

Cât de utilă a fost această pagină ?

Faceți click pe stele pentru evaluare!

Rata medie / 5. Voturi:

Niciun vot până acum, evaluează pagina !