06/05/2024
Door Ad Spijkers
Een nieuwe elektronische kunsthuid behoudt zijn gevoeligheid naarmate het materiaal uitrekt.
Over de hele wereld worden miljoenen mensen ouder en hebben ze zorg nodig, meer dan het mondiale medische systeem kan bieden. Als we in de toekomst meer ouderen hebben dan beschikbare zorgverleners, zal het wereldwijd een crisis worden. Zorgverleners en wetenschappers moeten nieuwe manieren vinden om efficiënt en voorzichtig voor mensen te zorgen. Zorgrobots zijn een belangrijk stukje van die puzzel. Robotverpleegkundigen en –fysiotherapeuten zullen in de toekomst gewoon nodig zijn – maar ze zullen menselijke trekjes moeten hebben – bijvoorbeeld tastzin.
E-skin
Onderzoekers aan de University of Texas in Austin hebben een nieuwe rekbare e-skin ontwikkeld. De nieuwe kunsthuid lost een groot knelpunt op in de opkomende technologie. De bestaande e-skin-technologie verliest zijn detectienauwkeurigheid naarmate het materiaal uitrekt, maar dat is bij deze nieuwe versie niet het geval. Met de nieuwe rekbare elektronische huid zouden robots en andere apparaten dezelfde zachtheid en aanraakgevoeligheid kunnen krijgen als de menselijke huid. Hierdoor ontstaan nieuwe mogelijkheden om taken uit te voeren die veel precisie en controle van kracht vereisen.
Net zoals de menselijke huid zich moet uitrekken en buigen om onze bewegingen mogelijk te maken, geldt dat ook voor e-skin. Ongeacht hoeveel de e-skin uit Texas ook uitrekt, de drukreactie verandert niet. De onderzoekers beschouwen de rekbare e-skin als een cruciaal onderdeel van een robothand. Deze kan bij aanraking hetzelfde niveau van zachtheid en gevoeligheid bereiken als een menselijke hand. Dit zou kunnen worden toegepast in de medische zorg, waar robots de pols van een patiënt kunnen controleren, het lichaam kunnen wassen of een lichaamsdeel kunnen masseren.
Behalve in de geneeskunde zouden ook mensen verzorgende robots kunnen worden ingezet bij rampen. Ze kunnen bijvoorbeeld zoeken naar gewonden en mensen die vastzitten bij een aardbeving of een ingestort gebouw, en ter plekke zorg verlenen, zoals het toedienen van reanimatie.
Werking
E-skin-technologie detecteert druk bij contact en laat de aangesloten machine weten hoeveel kracht hij moet gebruiken om bijvoorbeeld een kopje te pakken of een persoon aan te raken. Maar wanneer conventionele e-skin wordt uitgerekt, wordt ook waargenomen. Die meting veroorzaakt extra ruis die het vermogen van de sensoren om de druk waar te nemen, vertekent. Dat kan ertoe leiden dat een robot te veel kracht gebruikt om iets om iemand vast te pakken.
Tijdens demonstraties stelde de rekbaarheid de onderzoekers in staat opblaasbare sondes en grijpers te maken. Deze konden van vorm veranderen om een verscheidenheid aan gevoelige, op aanraking gebaseerde taken uit te voeren. De opgeblazen, in de huid gewikkelde sonde werd bij menselijke proefpersonen gebruikt om hun polsslag en polsgolven nauwkeurig vast te leggen. Leeggelopen grijpers kunnen een tuimelaar op een comfortabele manier vasthouden zonder deze te laten vallen, zelfs als er een munt in valt. Het apparaat drukte ook op een knapperige taco zonder deze te breken.
Hybride responsdruksensor
De sleutel tot deze ontdekking is een innovatieve hybride responsdruksensor waar de onderzoekers al jaren aan werken. Terwijl conventionele e-skins capacitief of resistief zijn, maakt de hybride respons-e-skin gebruik van beide reacties op druk. Het perfectioneren van deze sensoren en het combineren ervan met rekbare isolatie- en elektrodematerialen maakte deze e-skin-innovatie mogelijk.
De onderzoekers werken nu aan de mogelijke toepassingen. Zo werken ze samen met andere wetenschappers aan een robotarm die is uitgerust met de e-skin. De onderzoekers en de universiteit hebben een voorlopige patentaanvraag ingediend voor de e-skin-technologie. Ze staan open voor samenwerking met roboticabedrijven om deze op de markt te brengen.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: University of Texas in Austin