Sensor Regangan MXene Ultra-Tipis Revolusioner Meningkatkan Presisi dan Keselamatan Lengan Robot
Tim peneliti dari National University of Singapore (NUS) telah mengambil langkah awal menuju peningkatan keselamatan dan presisi lengan robot industri dengan mengembangkan serangkaian sensor regangan nanomaterial baru yang 10 kali lebih sensitif saat mengukur gerakan kecil, dibandingkan dengan teknologi yang ada.
Dibuat menggunakan nanomaterial fleksibel, retakabel, dan menghantarkan listrik yang disebut MXene, sensor regangan inovatif ini ultra-tipis, bebas baterai, dan dapat mentransmisikan data secara nirkabel. Dengan properti yang diinginkan ini, sensor regangan inovatif ini potensialmente dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi.
Asst Professor Chen Po-Yen menjelaskan, “Performa sensor regangan konvensional selalu terbatas oleh sifat bahan sensornya, jadi pengguna memiliki opsi yang terbatas untuk menyesuaikan sensor untuk aplikasi tertentu. Dalam karya ini, kami telah mengembangkan strategi yang mudah untuk mengontrol tekstur permukaan MXene, yang memungkinkan kami untuk mengontrol performa sensori sensor regangan untuk berbagai eksoskeleton lunak. Prinsip desain sensor yang dikembangkan dalam karya ini akan secara signifikan meningkatkan performa kulit elektronik dan robot lunak.”
Salah satu area di mana sensor regangan inovatif ini dapat dimanfaatkan dengan baik adalah dalam manufaktur presisi, di mana lengan robot digunakan untuk melakukan tugas yang rumit, seperti memproduksi produk rapuh seperti mikrochip. Sensor dapat dilapisi pada lengan robot seperti kulit elektronik untuk mengukur gerakan halus saat diregangkan. Saat ditempatkan di sepanjang sendi lengan, sensor regangan memungkinkan sistem untuk memahami secara tepat seberapa jauh lengan robot bergerak dan posisi saat ini mereka relatif terhadap keadaan istirahat. Sensor regangan off-the-shelf saat ini tidak memiliki akurasi dan sensitivitas yang diperlukan untuk melakukan fungsi ini.
Lengan robot otomatis konvensional yang digunakan dalam manufaktur presisi memerlukan kamera eksternal yang diarahkan ke mereka dari berbagai sudut untuk membantu melacak posisi dan gerakan mereka. Sensor regangan ultra-sensitif ini akan membantu meningkatkan keselamatan keseluruhan lengan robot dengan memberikan umpan balik otomatis pada gerakan yang presisi dengan margin kesalahan di bawah satu derajat. Itu akan menghilangkan kebutuhan akan kamera eksternal, karena mereka dapat melacak posisi dan gerakan tanpa masukan visual apa pun.
Pencapaian teknologis adalah pengembangan proses produksi yang telah memungkinkan para peneliti untuk membuat sensor ultra-sensitif yang sangat dapat disesuaikan pada jendela kerja yang luas dengan rasio sinis-ke-bisau yang tinggi.
Jendela kerja sensor menentukan seberapa jauh ia dapat diregangkan sambil masih mempertahankan kualitas sensornya. Selain itu, memiliki rasio sinis-ke-bisau yang tinggi berarti akurasi yang lebih besar, yang memungkinkan sensor untuk membedakan antara getaran halus dan gerakan kecil lengan robot.
Proses produksi ini memungkinkan tim untuk menyesuaikan sensor mereka untuk jendela kerja apa pun antara 0 dan 900 persen, sambil mempertahankan sensitivitas tinggi dan rasio sinis-ke-bisau tinggi. Sensor standar biasanya hanya dapat mencapai rentang hingga 100 persen. Dengan menggabungkan beberapa sensor dengan jendela kerja yang berbeda, para peneliti dapat membuat satu sensor ultra-sensitif yang sebaliknya tidak dapat dicapai.
Tim peneliti telah mengembangkan prototipe kerja aplikasi sensor untuk eksoskeleton lunak dalam sarung tangan rehabilitasi robot lunak. Sensor memberikan kemampuan untuk merasakan performa motor pasien, terutama dalam hal rentang gerakan mereka. Ini pada akhirnya akan memungkinkan robot lunak untuk lebih memahami kemampuan pasien dan memberikan bantuan yang diperlukan pada gerakan tangan mereka.
Tim saat ini bekerja sama dengan Singapore General Hospital untuk mengeksplorasi aplikasi mereka dalam robot eksoskeleton lunak untuk rehabilitasi dan dalam robot bedah untuk bedah robotik transoral. “Sebagai surgeon, kami bergantung tidak hanya pada penglihatan kami, tetapi juga pada rasa sentuhan kami, untuk merasakan area di dalam tubuh yang kami bedahi. Jaringan kanker, misalnya, terasa berbeda dari jaringan normal yang sehat. Dengan menambahkan modul sensori nirkabel ultra-tipis ke alat robot panjang, kami dapat mencapai dan beroperasi di area yang tidak dapat dicapai oleh tangan kami dan potensialmente “merasakan” kekakuan jaringan tanpa perlu bedah terbuka,” kata Dr Lim Chwee Ming dari Singapore General Hospital.
