Имитация человеческих рук для улучшения сенсоров

Исследователи разработали датчики «электронной кожи», способные имитировать динамический процесс человеческого движения. Они пытались имитировать биологический и динамический процесс кожи человеческой руки, чтобы объекты вели себя аналогично.

Двухрежимный датчик измеряет как амплитуду, так и нагрузку движения — например, усилие размахивания теннисной ракеткой, — а также скорость, продолжительность и направление. Хитрость заключалась в том, чтобы отделить это измерение и понять, как отдельные параметры влияют друг на друга; например, для мягкого отскока теннисного мяча от ракетки требуются другие действия, чем для подачи мяча противнику. Те же переменные вступают в игру, когда человеку с протезом руки нужно различать между переноской яйца и арбуза.

Датчики могут применяться, чтобы помочь людям фиксировать величину нажатия, изгиба и других движений. Их также можно использовать в мягкой робототехнике для манипулирования хрупкими объектами, например, для ловли рыбы, или даже в случае стихийного бедствия, когда им может понадобиться пролезть в нестандартное пространство и переместить мусор.

Данные основаны на синергии, создаваемой между пьезоэлектрическими и пьезорезистивными сигналами. Пьезоэлектрические сигналы измеряют внешнюю силу, такую ​​как давление, для создания электрического заряда, в то время как пьезорезистивные сигналы смягчают ток. Двухрежимные датчики сложены вместе, при этом два внутренних слоя пирамидальных микроструктур обращены друг к другу. Микроструктуры измеряют величину и продолжительность измерений от пьезорезистивного слоя, а также скорость и направление динамической нагрузки от пьезоэлектрического слоя. Этот синергетический эффект обеспечивает высокую чувствительность в широком диапазоне давления и частоты, а это означает, что исследователи могут точно измерить силу и гибкость, необходимые для имитации определенных движений.