Биоинспирированные сенсоры электронной кожи для точного отслеживания движений

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

Двухрежимный сенсор измеряет как величину и нагрузку движения — например, усилие при замахе теннисной ракеткой — так и скорость, длительность и направление. Сложность заключалась в разделении этого измерения и понимании того, как отдельные параметры влияют друг на друга; например, мягкое отбивание теннисного мяча ракеткой требует иного ввода, чем подача сопернику. Те же переменные вступают в игру, когда человеку с протезом руки нужно различать яйцо и арбуз.

Сенсоры можно применять для захвата величины нажатия, сгибания и других движений. Их также можно использовать в мягкой робототехнике для манипулирования нежными объектами, как ловля рыбы, или даже в катастрофических ситуациях, когда нужно пролезть в нерегулярные пространства и сдвинуть завалы.

Данные обогащены синергией, созданной между пьезоэлектрическими и пьезорезистивными сигналами. Пьезоэлектрические сигналы измеряют внешнюю силу, такую как давление, создавая электрический заряд, в то время как пьезорезистивные сигналы модулируют ток. Двухрежимные сенсоры собраны в сэндвич, с двумя внутренними слоями пирамидальных микроструктур, обращенными друг к другу. Микроструктуры измеряют величину и длительность из пьезорезистивного слоя и динамическую скорость нагрузки и направление от пьезоэлектрического слоя. Этот синергетический эффект обеспечивает высокую чувствительность в широком диапазоне давлений и частот, позволяя исследователям точно измерять силу и гибкость, необходимые для имитации конкретных движений.