پیشرفت در سرامیک‌ها منجر به سنسورهای نرم و انعطاف‌پذیر برای رباتیک و پروتزها شد
شاید در رابطه با آینده رباتیک به سرامیک‌ها فکر نکنید، اما این پیشرفت جدید شما را به تجدید نظر وادار خواهد کرد.
سرامیک‌ها معمولاً در ساخت فنجان‌های ظریف و کاشی‌های مقاوم استفاده می‌شوند. اما اکنون سرامیک‌ها به گونه‌ای مهندسی شده‌اند که نرم، انعطاف‌پذیر و حتی هوشمند باشند.
محققان در آزمایشگاه سرامیک‌های با کارایی بالا امپا مواد سنسوری نرم مبتنی بر سرامیک را طراحی کرده‌اند.
برای این کار، آن‌ها ذرات سرامیکی کوچک را در مواد پلاستیکی نرم و کشسان جاسازی کرده‌اند. این منجر به ایجاد سنسورهایی شد که می‌توانند فشار، دما و حتی تنش را حس کنند.
اینها می‌توانند در توسعه رباتیک و پروتزها استفاده شوند.
سنسورهای مبتنی بر سرامیک
محققان ذرات سرامیکی را در ماتریس پلاستیکی انعطاف‌پذیر ترکیب کردند. به این ترتیب، آن‌ها می‌توانند به اشکال مختلف، از فیلم‌های نازک تا ساختارهای پیچیده سه‌بعدی شکل بگیرند.
“ما با سیستم‌هایی با پرشدگی بالا کار می‌کنیم،” گفت فرانک کلمنز، دانشمند مواد.
“ما ماتریسی از ترموپلاستیک می‌گیریم و آن را با حداکثر تعداد ذرات سرامیکی بدون کاهش کشسانی ماتریس پر می‌کنیم،” کلمنز افزود.
رسانایی سنسور با فاصله بین ذرات سرامیکی، که با کشش، فشردگی یا دما تغییر می‌کند، تغییر می کند.
تیم می‌گوید که آن‌ها می‌توانند از چاپ سه‌بعدی برای توسعه سنسورها نیز استفاده کنند.
چاپ سه‌بعدی امکان افزودن سنسورهای سرامیکی ـ مانند اعصاب ـ به مواد انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند. این سنسورها می‌توانند در نقاط خاصی قرار گیرند تا چیزهایی مانند فشار یا دما را به دقت تشخیص دهند.
تیم سنسورهای نرمی تولید کرده که قادر به پاسخ‌های بسیار خاص هستند و عمدتاً به تغییرات فشار یا دما واکنش نشان می‌دهند.
در آزمایش‌ها، یک دست پروتزی با این سنسورهای جدید تجهیز شد.
جالب اینکه، سنسورها به دست پروتزی امکان حس حرکت انگشتان و تشخیص سطوح داغ را می‌دادند. این حساسیت پیشرفته می‌تواند به نفع ابزارهای رباتیک و پروتزهای انسانی باشد.
تیم تحقیقات خود را با ادغام سنسورهای سرامیکی با سیستم‌های ماهیچه مصنوعی پیشرفته‌تر کردند.
پیشرفت ربات‌ها با استفاده از سنسورها
در پروژه‌ای جدید، آن‌ها با محققانی از ETH زوریخ و دانشگاه توکیو برای ایجاد یک ربات زیست‌ترکیبی همکاری کردند. این ربات می‌تواند حرکت خود را با استفاده از یک سنسور نرم و انعطاف‌پذیر که زیست‌سازگار است حس کند.
“سیستم‌های رباتیک امروزی بزرگ، حجیم و بسیار قوی هستند. آن‌ها می‌توانند برای انسان‌ها خطرناک باشند،” یادآوری کرد کلمن.
آن‌ها تاکید می‌کنند که اگر ما بخواهیم ربات‌ها بدون خطر آسیب‌دیدگی در کنار انسان‌ها کار کنند، ربات‌ها باید بتوانند به لمس به شکلی حساس و به موقع پاسخ دهند.
“ما می‌خواهیم به ربات‌ها همان واکنش سریع بدهیم،” توسعه‌دهنده افزود در اطلاعیه مطبوعاتی.
تیم تحقیقاتی فعالانه به دنبال شراکت با شرکت‌های صنعتی برای توسعه و پیاده‌سازی سیستم‌های پیشرفته گیرنده رباتیک است.
تیم سنسورهای نرم خود را در فراتر از رباتیک پیاده کرده‌اند. آن‌ها با IDUN Technologies برای ایجاد الکترودهای انعطاف‌پذیر برای اندازه‌گیری امواج مغزی همکاری کرده‌اند، که پتانسیل آن‌ها در زمینه پزشکی را نشان می‌دهد.
آن‌ها قصد دارند حساسیت و هوش سنسورهای نرم سرامیک خود را با ترکیب مواد نوآورانه بیشتر افزایش دهند.
