Des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego ont développé des « autocollants » électroniques qui mesurent la drive exercée par un objet sur un autre. Les autocollants Drive sont sans fil, fonctionnent sans piles et s’adaptent aux espaces restreints. Cela les rend polyvalents pour un significant éventail d’applications, depuis l’armement des robots avec un sens du toucher jusqu’à l’amélioration de l’expérience immersive de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée, en passant par la fabrication d’appareils biomédicaux moreover intelligents, la surveillance de la sécurité des équipements industriels et l’amélioration de la précision et de l’efficacité de la gestion des shares. dans les entrepôts.
Ils pourraient être utilisés, par exemple, dans les implants du genou pour mesurer les forces exercées par les implants sur l’articulation. Avoir la capacité de détecter les changements dans ces forces peut être utile pour surveiller l’ajustement d’un implant, ainsi que son usure. Des autocollants de power pourraient également être placés au bas des colis d’entrepôt pour mesurer le poids de leur contenu, agissant comme des balances miniatures pour vérifier les shares.
« Ces autocollants de force pourraient rendre la technologie as well as intelligente, interactive et intuitive », a déclaré Dinesh Bharadia, professeur de génie électrique et informatique à la Jacobs University of Engineering de l’UC San Diego. « Les humains, par nature, possèdent une capacité inhérente à ressentir la force. Cela nous permet d’interagir de manière transparente avec notre environnement et permet aux cliniciens d’effectuer des interventions chirurgicales délicates. Fournir cette capacité de détection de pressure aux appareils électroniques et aux implants médicaux pourrait changer la donne. pour de nombreuses industries. »
Une équipe dirigée par Bharadia présentera les nouveaux autocollants de pressure lors de la conférence UbiComp 2023, qui aura lieu du 8 au 12 octobre à Cancun, au Mexique.
Les autocollants de drive se composent de deux composants principaux. L’un d’entre eux est un minuscule condensateur de quelques millimètres d’épaisseur et de la taille d’un grain de riz. L’autre composant est un autocollant d’identification par radiofréquence (RFID), qui est un dispositif qui fonctionne comme un code-barres pouvant être lu sans fil à l’aide de signaux radio. Les chercheurs ont trouvé un moyen astucieux d’intégrer ces deux composants afin de pouvoir mesurer la force appliquée par un objet et communiquer cette info sans fil à un lecteur RFID.
Le condensateur est constitué d’une feuille de polymère souple prise en sandwich entre deux bandes de cuivre conductrices. Lorsqu’une power externe est appliquée, le polymère se comprime, rapprochant les bandes de cuivre, augmentant ainsi la cost électrique dans le condensateur.
Selon les chercheurs, cette augmentation de la charge électrique résultant de la force appliquée est essentielle, automobile elle crée des modifications dans le signal transmis par l’autocollant RFID. Un lecteur RFID mesure à length ces changements et les traduit en une ampleur spécifique de pressure appliquée. Cette procedure particulière de création de modifications du sign RFID permet de miniaturiser les composants de l’autocollant de power. En comparaison, les méthodes précédentes pour créer des modifications dans le signal RFID nécessitaient des composants mille fois furthermore grands.
Pendant ce temps, l’autocollant RFID fonctionne avec une consommation d’énergie extrêmement faible en transmettant des signaux radio via une procedure appelée rétrodiffusion. Il prend les signaux radio entrants d’un lecteur RFID, les modifie by using les changements électriques induits par le condensateur, puis renvoie les signaux modifiés au lecteur, qui les déchiffre et les traduit en force appliquée.
En conséquence, les autocollants de drive fonctionnent pratiquement sans énergie. « La conception est vraiment straightforward avec un minimal d’électronique », a déclaré le leading auteur de l’étude, Agrim Gupta, titulaire d’un doctorat en génie électrique et informatique. étudiant dans le laboratoire de Bharadia.
Une autre caractéristique de conception est que le condensateur peut être personnalisé pour différentes plages de forces. En remplaçant la couche de polymère par une couche as well as souple ou as well as rigide, le condensateur peut être adapté pour mesurer respectivement des forces additionally petites ou additionally grandes.
Pour le démontrer, les chercheurs ont construit et testé deux styles d’autocollants de power. Dans un seul autocollant, le condensateur a été construit avec un polymère ultra doux pour mesurer des forces additionally faibles, ce qui le rend adapté à une utilisation dans des expériences sur un modèle d’articulation du genou. Placé à l’intérieur du joint, l’autocollant de drive mesurait avec précision les différentes forces appliquées lorsque les chercheurs poussaient sur le joint. Le deuxième autocollant, dans lequel le condensateur était construit avec un polymère in addition rigide, a été testé dans le cadre d’une expérience d’emballage en entrepôt. Attaché au dessous d’une boîte, il mesurait avec précision le poids de différentes quantités d’objets placés dans la boîte.
Lors des exams, les autocollants de power se sont révélés extrêmement durables. Ils ont résisté à furthermore de 10 000 programs de drive et sont restés toujours précis. De in addition, ils peuvent être fabriqués à faible coût, chaque autocollant coûtant moins de 2 bucks, ont noté les chercheurs.
« Si nous pouvons commercialiser cette technologie, nous imaginons qu’à l’avenir, une boîte de ces produits pourrait être vendue à moindre coût, comme une boîte de pansements », a déclaré Gupta.
Il convient toutefois de noter une limite : ces autocollants de force nécessitent un environnement statique pour fonctionner efficacement et ne fonctionnent pas de manière optimale dans un environnement très dynamique. Les chercheurs s’attaquent activement à ce problème en cherchant à améliorer encore la technologie.
À l’avenir, les chercheurs visent à rendre les autocollants de force lisibles par les smartphones, ce qui éliminerait le besoin de lecteurs RFID.
Ce travail a été soutenu en partie par la Nationwide Science Foundation (subvention 1935329).
