Nosivi senzor otkriva otrove

Istraživači na američkom sveučilištu North Carolina State University, stvorili su nosivi senzor koji može detektirati opasnosti u okolišu, poput opasnih plinova ili teških metala u vodi, a zatim obavijestiti nositelje vibracijom na kožu. Istraživači su također proširili rad kako bi stvorili "e-skin" za robotske uređaje, omogućujući robotima da detektiraju i izbjegnu opasnosti u svom okruženju.

„Već postoje senzori koji mogu otkriti opasnosti iz okoliša i slati obavijesti na vaš telefon, a mi smo  to htjeli poboljšati“, kaže Erim Uzunoğlu, prvi autor rada o ovom radu i doktorand na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline. „Imali smo dva cilja za ovaj rad. Prvo, htjeli smo minijaturizirati senzore i ugraditi ih u nosivi flaster kako bismo identificirali sve potencijalne rizike za korisnika.“

„Drugo, ako dolazite u kontakt s opasnom tvari, morate to znati što je prije moguće. A ako se obavijest šalje na vaš telefon, možda je nećete odmah provjeriti. Stoga smo htjeli u flaster uključiti haptičku tehnologiju kako bi vibrirao čim se otkrije opasnost, omogućujući ljudima da brzo reagiraju na potencijalnu prijetnju.“

Za ovaj rad, istraživači su stvorili kvadratni flaster koji sadrži mikrokontroler koji služi kao mozak flastera; vrlo malu bateriju; senzore za praćenje šest opasnosti iz okoliša; i sićušni aktuator, koji služi kao haptički motor koji vibrira na koži. Vanjski dio flastera također uključuje niz tankoslojnih fotonaponskih ćelija, što omogućuje uređaju prikupljanje solarne energije tijekom nošenja.

„Samo zujanje motora nije dovoljno; morate ga stvarno osjetiti“, kaže Oluwatobi Ojuade, koautor rada i doktorand na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline. „Dakle, dizajnirali smo sitne teksturirane površine koje se nalaze na granici između motora i vaše kože, gotovo poput minijaturnog uzorka izbočina. Promjenom veličine i razmaka tih izbočina mogli smo kontrolirati kako se vibracija doživljava na vašoj koži. To nam je omogućilo fino podešavanje osjećaja tako da zapravo privuče vašu pažnju, umjesto da se osjeća kao slabo zujanje koje biste mogli propustiti.“

Uređaj također aktivira drugačiji "haptički slijed" ili uzorak vibracije za svaku opasnost koju otkrije. To omogućuje korisnicima da odrede na koju opasnost iz okoliša moraju biti svjesni.

„U testiranju koncepta, otkrili smo da je uređaj dobro detektirao opasne tvari i odmah pokrenuo haptički odgovor“, kaže Uzunoğlu. „Također smo otkrili da je tehnologija prikupljanja energije dobro produžila vijek trajanja baterije. Uz nisku potrošnju energije senzora, to omogućuje uređaju da radi oko 24 sata.“

Dok su istraživači razvijali flaster, pitali su se je li moguće proširiti koncept za upotrebu u robotskim uređajima, omogućujući robotima da otkrivaju i reagiraju na opasnosti u svom okruženju. To je dovelo do razvoja onoga što nazivaju e-skin.

E-skin nanosi senzorski sloj preko sloja piezoelektričnog materijala. Kada senzor otkrije opasnost i aktivira haptički odgovor, rezultirajuća vibracija na piezoelektričnom sloju stvara električni signal koji robot može detektirati.

U testiranju koncepta, e-skin je omogućio četveronožnim robotima da otkriju opasnosti i promijene svoje rute kako bi ih izbjegli.

„Flaster i e-skin uglavnom se izrađuju korištenjem standardnih komponenti, s vrlo malo elemenata izrađenih po narudžbi“, kaže Amay Bandodkar, suautor rada i docent elektrotehnike i računalnog inženjerstva na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline. „To bi trebalo olakšati daljnje skaliranje tehnologije. Koncept je izuzetno fleksibilan, niz senzora je modularan, tako da možete dodavati ili uklanjati senzore koji prate bilo koje opasnosti koje su najrelevantnije za primjenu.“

Rad pod nazivom „Multimodalni, nosivi senzori s taktilnim komunikacijskim mogućnostima za ljudske i robotske primjene“ objavljen je u časopisu Device.