유연하고 신뢰성이 높은 새로운 센서

로봇의 실시간 건강 모니터링 및 감지 기능에는 부드러운 전자 장치가 필요하지만 이러한 재료를 사용하는 데는 신뢰성에 있습니다. 탄력 있고 유연하면 성능을 덜 반복할 수 있습니다. 신뢰도의 변화는 히스테리시스로 알려져 있습니다. 접촉 역학 이론에 따라 NUS의 연구원 팀은 히스테리시스가 훨씬 적은 새로운 센서 재료를 고안했습니다. 이 기능은 보다 정확한 웨어러블 건강 기술과 로봇 감지를 가능하게 합니다.

부드러운 재료가 압축 센서로 사용될 때 일반적으로 심각한 히스테리시스 문제에 직면합니다. 소프트 센서의 재료 속성은 반복되는 터치 사이에 변경될 수 있으며 이는 데이터의 신뢰성에 영향을 미칩니다. 이로 인해 매번 정확한 판독값을 얻기가 어려워 센서의 가능한 응용 분야가 제한됩니다.

NUS 팀의 돌파구는 감도가 높지만 히스테리시스가 거의 없는 성능을 가진 재료의 발명입니다. 그들은 폴리디메틸실록산(PDMS)이라고 불리는 유연한 재료에서 금속 박막을 원하는 고리 모양의 패턴으로 분해하는 공정을 개발했습니다.

팀은 이 금속/PDMS 필름을 전극 및 압전 저항 센서용 기판과 통합하고 그 성능을 특성화했습니다. 그들은 반복적인 기계적 테스트를 수행하고 설계 혁신이 센서 성능을 개선했음을 확인했습니다. Tactile Resistive Annularly Cracked E-Skin 또는 TRACE라는 이름의 이 발명품은 기존의 부드러운 소재보다 5배 더 우수합니다.

“독특한 설계를 통해 정확도와 신뢰성을 크게 개선할 수 있었습니다. TRACE 센서는 표면 질감을 감지하는 로봇이나 웨어러블 건강 기술 장치(예:건강 모니터링 응용 프로그램을 위한 표면 동맥의 혈류 측정)에 잠재적으로 사용될 수 있습니다.”라고 Benjamin Tee 조교수가 말했습니다.

NUS 팀의 다음 단계는 다양한 웨어러블 애플리케이션에 대한 재료의 적합성을 더욱 개선하고 센서를 기반으로 하는 인공 지능(AI) 애플리케이션을 개발하는 것입니다. “우리의 장기적인 목표는 인간의 피부에 부착하는 작은 스마트 패치 형태로 심혈관 건강을 예측하는 것입니다. 이 TRACE 센서는 펄스 속도에 대해 캡처할 수 있는 데이터가 더 정확하고 기계 학습 알고리즘을 탑재하여 표면 질감을 더 정확하게 예측할 수 있기 때문에 현실을 향한 한 걸음 더 나아간 것입니다.”라고 Tee가 설명했습니다.

NUS 팀이 개발하려는 다른 응용 프로그램에는 신뢰할 수 있는 피부 인터페이스를 통해 보다 지능적인 반응을 허용하는 보철에서의 사용이 포함됩니다.