Sensor Regangan MXene Ultra-Tipis Tanpa Baterai Merevolusi Lengan Robot Industri
Dibuat menggunakan nanomaterial fleksibel, retakabel, dan menghantarkan listrik yang disebut MXene, sensor regangan inovatif dikembangkan yang ultra-tipis, bebas baterai, dan dapat mentransmisikan data secara nirkabel. Dengan mengontrol tekstur permukaan MXene, para peneliti dapat mengontrol performa sensori sensor regangan untuk berbagai eksoskeleton lunak. Prinsip desain sensor yang dikembangkan akan secara signifikan meningkatkan performa kulit elektronik dan robot lunak.
Sensor dapat dilapisi pada lengan robot seperti kulit elektronik untuk mengukur gerakan halus saat diregangkan. Saat ditempatkan di sepanjang sendi lengan robot, sensor memungkinkan sistem untuk memahami secara tepat seberapa jauh lengan robot bergerak dan posisi saat ini mereka relatif terhadap keadaan istirahat. Sensor regangan standar saat ini tidak memiliki akurasi dan sensitivitas yang diperlukan untuk melakukan fungsi ini.
Salah satu area di mana sensor regangan dapat dimanfaatkan dengan baik adalah dalam manufaktur presisi, di mana lengan robot digunakan untuk melakukan tugas yang rumit seperti memproduksi produk rapuh seperti mikrochip. 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 akan membantu meningkatkan keselamatan keseluruhan lengan robot dengan memberikan umpan balik otomatis pada gerakan yang presisi dengan margin kesalahan di bawah satu derajat dan menghilangkan kebutuhan akan kamera eksternal, karena mereka dapat melacak posisi dan gerakan tanpa masukan visual apa pun.
Pencapaian teknologis adalah pengembangan proses produksi yang memungkinkan 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 dan memiliki rasio sinis-ke-bisau yang tinggi berarti akurasi yang lebih besar, karena sensor dapat 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 dan rasio sinis-ke-bisau yang tinggi. Sensor standar biasanya dapat mencapai rentang hingga 100 persen. Dengan menggabungkan beberapa sensor dengan jendela kerja yang berbeda, peneliti dapat membuat satu sensor ultra-sensitif yang sebaliknya tidak dapat dicapai.
Sensor fleksibel canggih memberikan kemampuan penting bagi robot wearable lunak dalam 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 juga berupaya meningkatkan kemampuan sensor dalam robot eksoskeleton lunak untuk rehabilitasi dan dalam robot bedah untuk bedah robotik transoral. Jaringan kanker, misalnya, terasa berbeda dari jaringan normal yang sehat. Dengan menambahkan modul sensori nirkabel ultra-tipis ke alat robot panjang, bedah dapat mencapai dan beroperasi di area yang tidak dapat dicapai oleh tangan mereka dan potensialmente "merasakan" kekakuan jaringan tanpa perlu bedah terbuka.
