Un nou plasture purtabil detectează amenințările din mediu și vibrează pe piele
Cercetătorii au dezvoltat un plasture purtabil capabil să detecteze pericolele din mediu, cum ar fi gazele periculoase sau metalele grele din apă, și să notifice utilizatorii prin vibrații pe piele.
Proiectul a fost extins și pentru a crea o „piele electronică” destinată dispozitivelor robotice, permițând roboților să detecteze și să evite pericolele din mediul lor.
Există deja senzori care pot detecta pericolele din mediu și trimit notificări pe telefon, dar noi ne-am dorit să îmbunătățim acest sistem. Am avut două obiective în acest demers. În primul rând, am dorit să miniaturizăm senzorii și să îi integrăm într-un plasture purtabil pentru a identifica orice risc potențial pentru utilizator.
„În al doilea rând, dacă intri în contact cu o substanță periculoasă, trebuie să știi cât mai repede posibil. Dacă notificarea este trimisă pe telefon, este posibil să nu o verifici imediat. Așa că ne-am dorit să integrăm tehnologia haptic în plasture, astfel încât să vibreze imediat ce este detectat un pericol, permițând oamenilor să reacționeze rapid la posibilele amenințări”, a declarat Uzunoğlu.
Pentru acest proiect, cercetătorii au creat un plasture pătrat, puțin mai mic decât un permis de conducere. Plasturele conține un microcontroler care funcționează ca „creierul” plasturelui; o baterie foarte mică; senzori pentru monitorizarea a șase pericole de mediu; și un actuator minuscul, care acționează ca motorul haptic ce vibrează pe piele.
Exteriorul plasturelui include, de asemenea, un set de celule fotovoltaice din film subțire, care permite dispozitivului să obțină energie solară în timp ce este purtat.
„A avea doar un motor care vibrează nu este suficient; trebuie să simți efectiv vibrația”, spune Ojuade. „Așa că am proiectat suprafețe texturate mici care se află la interfața dintre motor și pielea ta, aproape ca un model miniatural de proeminențe. Schimbând dimensiunea și distanța acestor proeminențe, am reușit să controlăm modul în care vibrația este percepută pe piele. Astfel am putut ajusta senzația pentru a capta cu adevărat atenția utilizatorului, în loc să fie o vibrație slabă pe care ai putea să o pierzi.”
Dispozitivul declanșează, de asemenea, un „șir haptic” diferit, sau un model de vibrații, pentru fiecare pericol detectat. Acest lucru le permite utilizatorilor să determine care pericol de mediu trebuie să fie avut în vedere.
„În testele de concept, am constatat că dispozitivul a detectat bine substanțele periculoase și a declanșat imediat răspunsul haptic”, afirmă Uzunoğlu. „Am descoperit, de asemenea, că tehnologia de colectare a energiei a funcționat bine pentru a extinde durata de viață a bateriei. Împreună cu cerințele scăzute de energie ale senzorilor, acest lucru permite dispozitivului să funcționeze timp de aproximativ 24 de ore.”
Pe măsură ce cercetătorii dezvoltau plasturele, s-au întrebat dacă ar fi posibil să extindă conceptul pentru utilizarea în dispozitive robotice, permițând roboților să detecteze și să reacționeze la pericolele din mediu. Acest lucru a dus la dezvoltarea a ceea ce ei numesc e-skin.
E-skin este, practic, un plasture senzor suprapus peste un strat de material piezoelectric. Când senzorul detectează un pericol și declanșează răspunsul haptic, vibrația rezultată împotriva stratului piezoelectric generează un semnal electric care poate fi detectat de robot.
În testele de concept, e-skin a permis roboților patrupedi să detecteze pericole și să își schimbe rutele pentru a evita aceste pericole.
„Plasturele și e-skin sunt realizate în mare parte din componente standard, cu foarte puține elemente personalizate”, spune Bandodkar. „Acest lucru ar trebui să facă mai ușoară scalarea tehnologiei în viitor. Iar conceptul este extrem de flexibil – matricea senzorilor este modulară, așa că poți adăuga sau elimina senzori care monitorizează pericolele cele mai relevante pentru aplicație.”
„Este destul de uimitor să vedem că putem încorpora semnale tactile în materiale cu proprietăți diferite, un lucru care a fost foarte dificil de realizat în trecut – mai ales în situații reale în care oamenii ar dori să poarte dispozitivul”, spune Hsiao. „Combinația dintre un dispozitiv purtat de oameni, capabilități sofisticate de detectare și abilitatea de a alerta utilizatorul este ceva la care am lucrat de mult timp.”
Lucrarea, „Senzori multimodali purtabili cu capacități de comunicare tactilă pentru aplicații umane și robotice”, este publicată în revista Device.
