Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Teknologi

Sensor regangan nirkabel, sangat tipis, dan bebas baterai yang 10 kali lebih sensitif – ScienceDaily


Sebuah tim peneliti dari National University of Singapore (NUS), yang dipimpin oleh Asisten Profesor Chen Po-Yen, telah mengambil langkah pertama untuk meningkatkan keamanan dan ketepatan lengan robot industri dengan mengembangkan rangkaian baru sensor regangan material nano yang 10 kali lipat. lebih sensitif saat mengukur pergerakan menit, dibandingkan dengan teknologi yang ada.

Dibuat menggunakan bahan nano yang fleksibel, dapat diregangkan, dan konduktif secara elektrik yang disebut MXenes, sensor regangan baru yang dikembangkan oleh tim NUS ini sangat tipis, bebas baterai dan dapat mengirimkan data tanpa kabel. Dengan sifat yang diinginkan ini, sensor regangan baru berpotensi dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.

Asisten Profesor Chen, yang berasal dari Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler NUS, menjelaskan, “Performa sensor regangan konvensional selalu dibatasi oleh sifat bahan penginderaan yang digunakan, dan pengguna memiliki pilihan terbatas untuk menyesuaikan sensor untuk aplikasi tertentu. Dalam pekerjaan ini, kami telah mengembangkan strategi yang mudah untuk mengontrol tekstur permukaan MXene, dan ini memungkinkan kami untuk mengontrol kinerja penginderaan sensor regangan untuk berbagai kerangka luar yang lembut. Prinsip desain sensor yang dikembangkan dalam pekerjaan ini akan secara signifikan meningkatkan kinerja kulit elektronik dan robot lunak. “

Manufaktur presisi

Salah satu area di mana sensor regangan baru dapat dimanfaatkan dengan baik adalah dalam pembuatan presisi, di mana lengan robotik digunakan untuk melakukan tugas-tugas rumit, seperti membuat produk rapuh seperti microchip.

Sensor regangan yang dikembangkan oleh para peneliti NUS ini dapat dilapisi pada lengan robotik seperti kulit elektronik untuk mengukur gerakan halus saat mereka meregang. Ketika ditempatkan di sepanjang sambungan lengan robotik, sensor regangan ini memungkinkan sistem untuk memahami dengan tepat seberapa banyak lengan robotik tersebut bergerak dan posisinya saat ini relatif terhadap keadaan istirahat. Sensor regangan off-the-shelf saat ini tidak memiliki akurasi dan kepekaan yang diperlukan untuk menjalankan fungsi ini.

Lengan robotik otomatis konvensional yang digunakan dalam produksi presisi memerlukan kamera eksternal yang diarahkan ke mereka dari berbagai sudut untuk membantu melacak posisi dan pergerakannya. Sensor regangan ultra-sensitif yang dikembangkan oleh tim NUS akan membantu meningkatkan keamanan keseluruhan lengan robotik dengan memberikan umpan balik otomatis pada gerakan yang tepat dengan margin kesalahan di bawah satu derajat, dan menghilangkan kebutuhan kamera eksternal karena mereka dapat melacak pemosisian dan pergerakan tanpa masukan visual apa pun.

“Sangat menyenangkan bagi Realtek Singapura untuk bekerja dengan Asisten Profesor Chen Po-Yen dan timnya di NUS untuk pengembangan modul sensor nirkabel yang dapat diterapkan pada robot lunak dan lengan robot industri. Sensor nirkabel yang kami kembangkan bersama dengan kinerja penginderaan yang ditentukan pelanggan memungkinkan robot untuk melakukan gerakan presisi tinggi, dan data penginderaan umpan balik dapat dikirim secara nirkabel, yang sesuai dengan pendekatan Realtek Singapura di pabrik cerdas nirkabel. Realtek akan terus membangun kolaborasi yang kuat dengan NUS dan kami berharap dapat membawanya teknologi dari laboratorium ke pasar, “kata Dr Yeh Po-Leh, Ketua Realtek Singapura.

Sensor yang dapat disesuaikan dan sangat sensitif

Terobosan teknologi adalah pengembangan proses produksi yang memungkinkan para peneliti NUS untuk membuat sensor ultra-sensitif yang sangat dapat disesuaikan melalui jendela kerja yang lebar dengan rasio signal-to-noise yang tinggi.

Jendela kerja sensor menentukan seberapa banyak ia dapat meregang sambil tetap mempertahankan kualitas penginderaannya dan memiliki rasio signal-to-noise yang tinggi berarti akurasi yang lebih besar karena sensor dapat membedakan antara getaran halus dan gerakan kecil lengan robotik.

Proses produksi ini memungkinkan tim untuk menyesuaikan sensor mereka ke jendela kerja apa pun antara 0 hingga 900 persen, sambil mempertahankan sensitivitas tinggi dan rasio signal-to-noise. Sensor standar biasanya dapat mencapai kisaran hingga 100 persen. Dengan menggabungkan beberapa sensor dengan jendela kerja yang berbeda, peneliti NUS dapat membuat satu sensor ultra-sensitif yang tidak mungkin dicapai.

Tim peneliti membutuhkan waktu dua tahun untuk mengembangkan terobosan ini dan telah mempublikasikan karyanya di jurnal ilmiah ACS Nano pada September 2020. Mereka juga memiliki prototipe kerja aplikasi exoskeletons lunak dalam sarung tangan rehabilitasi robotik lembut.

“Sensor fleksibel canggih ini memberi robot lembut kami yang dapat dikenakan kemampuan penting dalam merasakan kinerja motorik pasien, terutama dalam hal rentang gerak mereka. Ini pada akhirnya akan memungkinkan robot lunak untuk lebih memahami kemampuan pasien dan memberikan bantuan yang diperlukan untuk gerakan tangan mereka. , “kata Associate Professor Raye Yeow, yang mengepalai lab robotika lunak di Departemen Teknik Biomedis NUS, dan memimpin program Robotika Lunak dan Hibrid di bawah Kantor Program R&D Robotika Nasional.

Operasi robotik

Tim ini juga ingin meningkatkan kemampuan sensor dan bekerja sama dengan Singapore General Hospital untuk mengeksplorasi aplikasi pada robot exoskeleton lunak untuk rehabilitasi dan robot bedah untuk operasi robotik transoral.

“Sebagai seorang ahli bedah, kami tidak hanya mengandalkan penglihatan tetapi juga indra peraba untuk merasakan area di dalam tubuh tempat kami beroperasi. Jaringan kanker, misalnya, terasa berbeda dari jaringan normal dan sehat. Dengan menambahkan nirkabel ultra tipis merasakan modul hingga alat robotik yang panjang, kami dapat menjangkau dan beroperasi di area di mana tangan kami tidak dapat menjangkau dan berpotensi “merasakan” kekakuan jaringan tanpa perlu operasi terbuka, “kata Dr Lim Chwee Ming, Konsultan Senior, Kepala Otolaringologi & Bedah Leher, Rumah Sakit Umum Singapura.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney