Sensor Ketegangan Ultra-Tipis, Bebas Baterai untuk Senjata Robot Industri
Dibuat menggunakan bahan nano yang fleksibel, dapat diregangkan, dan konduktif secara elektrik yang disebut MXenes, sensor regangan baru dikembangkan yang sangat tipis, bebas baterai, dan dapat mengirimkan data secara nirkabel. Dengan mengontrol tekstur permukaan MXenes, para peneliti dapat mengontrol kinerja penginderaan sensor regangan untuk berbagai exoskeleton lunak. Prinsip desain sensor yang dikembangkan akan meningkatkan kinerja kulit elektronik dan robot lunak secara signifikan.
Sensor dapat dilapisi pada lengan robot seperti kulit elektronik untuk mengukur gerakan halus saat diregangkan. Ketika ditempatkan di sepanjang sendi lengan robot, sensor memungkinkan sistem untuk memahami dengan tepat seberapa banyak lengan robot bergerak dan posisinya saat ini relatif terhadap keadaan istirahat. Sensor regangan yang tersedia saat ini tidak memiliki akurasi dan sensitivitas yang diperlukan untuk menjalankan fungsi ini.
Satu area di mana sensor regangan dapat dimanfaatkan dengan baik adalah dalam manufaktur presisi, di mana lengan robot digunakan untuk melakukan tugas-tugas rumit seperti membuat produk rapuh seperti microchip. Lengan robot otomatis konvensional yang digunakan dalam manufaktur presisi memerlukan kamera eksternal yang diarahkan ke mereka dari sudut yang berbeda untuk membantu melacak posisi dan gerakannya. Sensor regangan ultra-sensitif akan membantu meningkatkan keamanan keseluruhan lengan robot dengan memberikan umpan balik otomatis pada gerakan presisi dengan margin kesalahan di bawah satu derajat dan menghilangkan kebutuhan akan kamera eksternal, karena dapat melacak posisi dan gerakan tanpa input visual apa pun.
Terobosan teknologi adalah pengembangan proses produksi yang memungkinkan para peneliti untuk membuat sensor ultra-sensitif yang sangat dapat disesuaikan melalui jendela kerja yang lebar dengan rasio signal-to-noise yang tinggi. Jendela kerja sensor menentukan seberapa jauh sensor dapat meregang sambil tetap mempertahankan kualitas penginderaannya dan memiliki rasio signal-to-noise 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 ke jendela kerja mana pun antara 0 dan 900 persen sambil mempertahankan sensitivitas tinggi dan rasio signal-to-noise. Sensor standar biasanya dapat mencapai jangkauan hingga 100 persen. Dengan menggabungkan beberapa sensor dengan jendela kerja yang berbeda, peneliti dapat membuat satu sensor ultra-sensitif yang tidak mungkin dicapai.
Sensor fleksibel yang canggih memberikan robot yang dapat dipakai dengan lembut kemampuan penting dalam merasakan kinerja motorik pasien, terutama dalam hal jangkauan gerak mereka. Hal ini pada akhirnya akan memungkinkan robot lunak untuk lebih memahami kemampuan pasien dan memberikan bantuan yang diperlukan untuk gerakan tangan mereka.
Tim juga mencari untuk meningkatkan kemampuan sensor pada robot soft exoskeleton untuk rehabilitasi dan robot bedah untuk bedah robotik transoral. Jaringan kanker, misalnya, terasa berbeda dari jaringan normal dan sehat. Dengan menambahkan modul penginderaan nirkabel ultra-tipis ke alat robotik yang panjang, ahli bedah dapat menjangkau dan mengoperasikan di area yang tidak dapat dijangkau oleh tangan mereka dan berpotensi "merasakan" kekakuan jaringan tanpa memerlukan operasi terbuka.
