23 ژوئیه ، 2020 توسط Thamarasee Jeewandara
برای تفهیم موضوع ابتدا آنچه در نمودار مشاهده می شود :
مفهوم و رویکرد پردازش از طریق پوست SUE
الف) نمودار شماتیک از پوست SUE ، که می تواند یک تحریک لمسی را به یک سیگنال نوری قابل مشاهده برای چشم انسان و یک سیگنال الکتریکی برای کنترل همزمان ماشینی تبدیل کند در اینترنت اشیاء.
(ب) چند فریم در زمانهای مختلف (1 تا 7) و عکس نوری با افت زمان (8) از خروجی بصری در اثرلمس بصورت کشیدن روی چیزی.
(ج) نمودار کرومیتی که از طیف انتشار SUE- پوست محاسبه می شود.
(د) آزمایش پایداری و تکرارپذیری ویژگی لومینسانس پوست SUE توسط 1000 چرخه.
(ث) ولتاژ خروجی پوست SUE تحت محرکهای لمس بصورت کشیدن . (F)
نمودار جریان فرآیند برای ساخت دستگاه. (G)
پوست SUE به صورت تغییرناپذیری در معرض تغییر شکل های مکانیکی قرار گرفت ، که (من یا مشاهده گر) اصلی ، (ب) خم شده ، (iii) نورد ، (IV) تاشو ، و (V) منتشر شد.
میله های مقیاس ، 1 سانتی متر. الف – واحدهای دلخواه.
اعتبار عکس برای (B) و (G): ژوان ژائو ، دانشگاه علم و فناوری پکن. اعتبار: پیشرفت های علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4294
پوست الکترونیکی تعاملی کاربر، می تواند حس لمس را از طریق خوانش های الکترونیکی ترسیم کند تا خروجی بصری را به عنوان یک پاسخ قابل درک و خواندن فراهم کند. با این حال ، مصرف زیاد انرژی ، ساختار پیچیده و هزینه بالای پوست الکترونیکی برای کاربردهای عملی ، چالش برانگیز است. در گزارشی جدید در مورد علوم پیشرفته ، ژوان ژائو ، ژنگ ژانگ و همكاران شان در بخش فلزات ، مواد و مهندسی پیشرفته در چین ، از پوستی الکترونیكی با تعامل کاربر با نام SUE-skin به عنوان یك ساختار ساده و مقرون به صرفه خبر داده اند. که یک مدل نوری سه گانه است که محرک های لمسی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کرده تا پرتو نور ی را در لحظه در آستانه فشار محرکی به اندازه حداقل 20 کیلو پاسکال بدون منبع تغذیه خارجی قابل مشاهده شود. این تیم پوست الکترونیکی را با یک میکروکنترلر برای ایجاد یک پلتفرم عملیاتی لمسی قابل برنامه ریزی که بیش از 156 منطق تعاملی را برای کنترل یکپارچه بصورت الکترونیک مورد استفاده را بهم پیوند داد. این فناوری مقرون به صرفه برای کنترل حرکات ، واقعیت افزوده و کاربردهای هوشمند در پروتزها مرتبط است.
تعامل انسان و ماشین HMI برای تکمیل دو فرآیند آموزش ماشین و ارائه بازخورد توسط سه بخش (انسان ، ماشین و محیط تعاملی) قابل اجرا است. اکثر دستگاه ها توسط سیگنال های الکتریکی با فرمانهای کنترلی که از طریق قرائت های الکتریکی ابزارهایی از قبیل صفحه کلید و ماوس های کامپیوتر انجام می شود ، کنترل می شوند. از آنجا که انسان نمی تواند مستقیماً اطلاعات را به عنوان سیگنال های الکتریکی درک کند ، فرایند HMI سیگنال های قابل درک انسان مانند نور ، صدا و نیروی قابل مشاهده را در اختیار شما قرار می دهد. نور مرئی در قالب صفحه نمایش به دلیل وضوح بیشتر فضایی و شهودی بودن بهترین انتخاب به طور کلی است. با این حال ، برآورده نمودن تقاضای بسیار زیاد نسبت به انعطاف پذیری ، قابلیت حمل و مصرف کم مصرف در یک وسیله تعاملی برای دستگاه های پوشیدنی ، پروتز مصنوعی و روباتیک کار دشواری است. در نتیجه ، پوست الکترونیکی به طور فزاینده ای در حال تبدیل شدن به یک وسیله تعاملی اولیه برای مهندسی شبکه حسگرهای منعطف برای نسل بعدی HMI ، بکار می رود که متکی به پتانسیل آنها درقابلیت ترسیم و کم بودن محرک های لمسی است.
مفهوم پوست SUE و رویکرد پردازش
در این کار ، ژائو و همکاران ، با استفاده از یک روش پردازش مقرون به صرفه ، یک پوست الکترونیکی تعاملی به نام SUE-skin ارائه را داده است. این ماده به طور همزمان محرک های لمسی را به سیگنال های برقی و نورهای قابل مشاهده در زمان واقعی و بدون منبع تغذیه خارجی تبدیل می کند. دانشمندان یک پلتفرم عملیاتی لمسی قابل برنامه ریزی را برای کنترل الکترونیکی مصرف کننده با پتانسیل دستیابی به نقشه برداری از سطح لمسی قوی را با قرار دادن سیگنالهای برقی و نوری ، مورد کاوش قرار دادند. پس از لمس ، سیگنال های الکتریکی تولید شده توسط پوست SUE که از طریق یک واحد میکروکنترلر (MCU) پردازش می شوند و سیگنال های نوری حاصل به طور مستقیم توسط چشم انسان مشاهده می شوند. پوست SUE یک نور زرد متمایل به سبز با تکرار چرخه 1000 از خود ساطع می کند. مواد بکار رفته یک لایه فسفر ، الکترود آلومینیوم ، یک لایه عایق ، یک لایه سپر و یک بستر متشکل از پلی مودیمیلسیلوکسان (PDMS) تشکیل شده است. این تیم در حین کار ، لایه محافظ را به حداقل رساندند تا دخالت های خارجی را در حین کسب سیگنال الکتریکی به حداقل برسانند. شدت نور و توپوگرافی سطح در طی 1200 چرخه خمش نمایش پایداری مکانیکی بسیار خوبی داشت.
مدل تریبو الکتریک نوری.
(الف) نمودار شماتیک از مدل فیزیکی اثر تریبون الکتریک- نوری در حالت جداسازی مخاطب.
(ب) شدت نور و ولتاژ خروجی پوست SUE تحت فشارهای مختلف.
ج) شدت نور و ولتاژ خروجی پوست SUE تحت فشارهای مختلف.
(د) طیف سنجی از triboluminescence (TL) از پوست SUE.
(E) طیف سنجی الکترولومینسانس (EL) ZnS سنتز شده: مس ، پودر آل: (F) طیف سنج نور تابش نور اتاق (PL) از ZnS سنتز شده: مس ، پودر آل اعتبار: پیشرفت های علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4294
مدل نوری تریبو الکتریک و بهینه سازی عملکرد SUE-skin
مدل پیشنهادی تریبو الكترونیكی نوری با القاء الكترواستاتیک و الكترولومینسانس را از طریق تركیب كننده (الكتریكی اشیاء یا مواد متفاوت) به منظور کمک به تجسم و نقشه برداری در آستانه های كم فشار استفاده می شود. در این حالت هنگامی که در تماس کامل با پوست انسان بود ، چسب چربی دی الکتریک پوست SUE به نظر منفی می رسد ، در حالی که پوست انسان بار مثبت دارد. در طی جداسازی تدریجی پوست SUE از پوست انسان ، چسب دی الکتریک بار منفی داشته و جریان القایی را در مدار خارجی ایجاد می کند. میدان الکتریکی متغیر در مجموعه ، الکترونهای تولید شده در شبکه را جابجا می کند ، و باعث تهیج آنها در ایجاد الکتریسیته می شود. ژائو و همکاران نشان دادند که چگونه triboluminescence (TL) از SUE- پوست ناشی از الکترولومینسانس است و نه نور تابشی دمای اتاق (PL).
بهینه سازی عملکرد پوست SUE.
الف) جایگاه مواد مختلف در سری تریو الکتریک.
(ب) سیگنالهای برقی و نوری خروجی پوست SUE در هنگام استفاده از مواد مختلف به عنوان اتصال دهنده. ج) سیگنالهای برقی و نوری خروجی پوست SUE قبل و بعد از فرآیند اچینگ یون واکنش پذیر (RIE). (
د) سیگنالهای الکتریکی و نوری خروجی از پوست SUE هنگامی که نسبت اختلاط سولفید روی (ZnS) و Ecoflex متفاوت است.
(ث) سیگنالهای برقی و نوری خروجی پوست SUE هنگام ضخامت کامپوزیت متفاوت است. اعتبار: پیشرفت های علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4294
در حین عمل لمس ، کنترل دقیق سطح تماس و فشار پوست انسان و پوست SUE دشوار بود ، بنابراین در اولین آزمایش های کمی ، دانشمندان به دلیل خاصیت مشابه در این آزمایشگاه ها از شیشه به جای پوست انسان استفاده می کردند. برای بهبود انتخاب در تركیب ، تیم برای ساختن سطح و غلظت حالتهای برانگیخته ، ریزساختارها را روی سطوح مواد ساختند. ژائو و همکاران از Ecoflex به عنوان یک اتصال دهنده استفاده کرده و مواد را با اچ یون سازی واکنش پذیر (RIE) ترمیم کرده تا عملکرد خروجی آنها را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. در عمل ، از آنجا که شدت بیشتر سیگنال نوری خروجی می تواند به راحتی توسط چشم انسان تشخیص داده شود ، این تیم اجازه می دهد تا سیگنال خروجی برای شناسایی مستقیم توسط میکروکنترلر، به اندازه کافی باشد. ولتاژ تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC) برای ایمنی تداخل کارآمد بالاتر از 0.5 ولت بود ، در حالی که زیر محدوده ورودی ولتاژ آنالوگ از میکروکنترلر باقی می ماند تا از خرابی برق جلوگیری شود.
پلتفرم بصری و تعاملی ، کاربردهای مهمی در زمینه فناوری پوشیدنی و دستگاه های خانگی هوشمند را دارد . ژائو و همکارانش پوست SUE را با یک میکروکنترلر ترکیب کرده و یک پلت فرم قابل لمس و قابل برنامه ریزی را ایجاد می کنند ، که وضعیت های لمسی مختلفی را می شناسد.
