Ingenieure der University of California San Diego haben drahtlose elektronische “Aufkleber” entwickelt, die die Kraft zwischen Objekten messen. Diese Aufkleber, die keine Batterien benötigen, können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, wie z.B. die Verbesserung der Berührungsempfindlichkeit von Robotern, die Verbesserung von virtuellen und erweiterten Realitätserfahrungen, die Herstellung intelligenter medizinischer Geräte, die Überwachung der Sicherheit von industrieller Ausrüstung und die Verbesserung des Lagermanagements in Lagern.

Die Kraftaufkleber können in Knieimplantaten verwendet werden, um Passung und Abnutzung zu überwachen, und sie können auch auf der Unterseite von Lagerpaketen angebracht werden, um Gewicht zu messen und den Lagerbestand zu überprüfen. Die Aufkleber bestehen aus einem dünnen Kondensator und einem RFID-Aufkleber, der als Barcode fungiert und drahtlos Kraftinformationen an einen RFID-Leser übermittelt. Wenn eine äußere Kraft aufgebracht wird, komprimiert sich der Kondensator, erhöht die elektrische Ladung und verursacht Änderungen im RFID-Signal, die der aufgebrachten Kraft entsprechen. Der RFID-Aufkleber funktioniert mit extrem geringem Stromverbrauch durch Rückstrahlung von Radiosignalen. Der Kondensator kann für unterschiedliche Kraftbereiche angepasst werden, indem weichere oder härtere Polymerschichten verwendet werden. Die Kraftaufkleber sind haltbar und genau, sie halten über 10.000 Kraftanwendungen stand. Sie können kostengünstig hergestellt werden, zu weniger als 2 US-Dollar pro Aufkleber. Die Forscher arbeiten daran, die Einschränkungen dieser Aufkleber in dynamischen Umgebungen zu überwinden und sie in Zukunft auch von Smartphones lesen zu lassen.

Einführung

Die Ingenieure an der University of California San Diego haben innovative drahtlose elektronische “Aufkleber” entwickelt, die die Kraft zwischen Objekten genau messen können. Diese Aufkleber haben das Potenzial, verschiedene Branchen und Anwendungen zu revolutionieren, die Berührungsempfindlichkeit in Robotern zu verbessern, virtuelle und erweiterte Realitätserlebnisse zu optimieren, medizinische Geräte intelligenter zu machen, die Sicherheit von Industrieanlagen zu überwachen und das Bestandsmanagement in Lagern zu verbessern. Dieser Artikel bietet ein tiefgehendes Verständnis dafür, wie diese Kraftaufkleber funktionieren, ihre potenziellen Anwendungen sowie ihre aktuellen und zukünftigen Entwicklungen.

Wie funktionieren die Kraftaufkleber?

Die Kraftaufkleber bestehen aus einem dünnen Kondensator und einem RFID-Aufkleber, der als Barcode fungiert und kabellos Kraftinformationen an einen RFID-Leser übermittelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren benötigen diese innovativen Aufkleber keine Batterien. Wenn eine externe Kraft aufgebracht wird, komprimiert sich der Kondensator, erhöht die elektrische Ladung und verursacht Änderungen im RFID-Signal, die der aufgebrachten Kraft entsprechen. Der RFID-Aufkleber verwendet extrem wenig Strom durch Rückstreuung von Radiosignalen.

Die Kapazität kann für verschiedene Kraftbereiche durch Verwendung weicherer oder steiferer Polymerlagen angepasst werden. Diese Anpassung ermöglicht es den Aufklebern, Kräfte in verschiedenen Anwendungen genau zu messen und zu erfassen.

Anwendungen von Kraftaufklebern

Die drahtlosen Kraftaufkleber haben ein breites Anwendungsspektrum:

1. Verbesserung der Berührungsempfindlichkeit in Robotern

Durch die Integration dieser Kraftaufkleber in Robotersysteme können Roboter ein besseres Verständnis für die Kräfte entwickeln, mit denen sie interagieren. Dies verbessert ihre Fähigkeit, empfindliche Objekte zu handhaben, eine sanfte Berührung bei der Mensch-Roboter-Interaktion zu ermöglichen und präzise Aufgaben auszuführen.

2. Verbesserung von virtuellen und erweiterten Realitätserlebnissen

In virtuellen und erweiterten Realitätserlebnissen interagieren Benutzer häufig mit virtuellen Objekten. Durch den Einsatz von Kraftaufklebern können diese Interaktionen realistischer und immersiver werden, da die Aufkleber das Kraftfeedback erfassen und ein taktiles Erlebnis bieten.

3. Intelligenter machen von medizinischen Geräten

Kraftaufkleber können in medizinischen Geräten wie Knieimplantaten eingesetzt werden, um Passform und Verschleiß zu überwachen. Durch die Messung der auf das Implantat ausgeübten Kräfte können Ärzte und Patienten dessen Leistung verfolgen und mögliche Probleme frühzeitig erkennen.

4. Überwachung der Sicherheit industrieller Geräte

Industrieanlagen arbeiten unter verschiedenen Kräften und Belastungen. Kraftaufkleber können eingesetzt werden, um abnormale Kräfte zu überwachen und zu erkennen, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Maschinen zu gewährleisten und mögliche Unfälle zu verhindern.

5. Verbesserung des Bestandsmanagements in Lagern

Durch das Aufkleben von Kraftaufklebern auf den Boden von Lagerpaketen kann das Gewicht jedes Pakets genau gemessen werden. Dies ermöglicht ein effizienteres Bestandsmanagement, stellt genaue Bestandszahlen sicher und reduziert Fehler bei Versand und Logistik.

Haltbarkeit, Kosten und Einschränkungen

Die Kraftaufkleber haben eine hohe Haltbarkeit, sie halten über 10.000 Kraftanwendungen stand. Diese Haltbarkeit gewährleistet ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit in verschiedenen Anwendungen.

Darüber hinaus können diese Aufkleber kostengünstig hergestellt werden, wobei jeder Aufkleber weniger als 2 US-Dollar kostet. Diese Erschwinglichkeit macht sie für die Integration in verschiedene Geräte und Systeme zugänglich.

Es gibt jedoch auch Einschränkungen zu beachten. Derzeit stehen die Aufkleber vor Herausforderungen in dynamischen Umgebungen, in denen sich Kräfte schnell verändern. Die Forscher arbeiten aktiv daran, diese Einschränkung zu beheben, um die Aufkleber besser für solche Szenarien geeignet zu machen. Darüber hinaus ist das zukünftige Ziel, die Kraftaufkleber auch von Smartphones lesbar zu machen, was ihre Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit weiter erhöhen würde.

Schlussfolgerung

Die drahtlosen Kraftaufkleber, die von Ingenieuren an der University of California San Diego entwickelt wurden, eröffnen vielfältige Möglichkeiten in verschiedenen Branchen und Anwendungen. Durch die genaue Messung und Erfassung von Kräften verbessern diese Aufkleber die Technologie in Bereichen wie Robotik, virtueller und erweiterter Realität, medizinischen Geräten, industrieller Anlagensicherheit und Lagerbestandsmanagement. Mit ihrer Haltbarkeit, Erschwinglichkeit und den laufenden Entwicklungen haben die Kraftaufkleber das Potenzial, die Art und Weise, wie wir mit Technologie und der Welt um uns herum interagieren, zu revolutionieren.

Quelle

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

You May Also Like

Machine-Learning-Ansatz zur Berechnung von Übergangszuständen in chemischen Reaktionen

Forscher vom MIT haben eine maschinelle Lernmethode entwickelt, um Übergangszustände in chemischen…

Ein potenzieller Wirkstoffkandidat zur Behandlung der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS)

Forscher der Universität Helsinki haben einen potenziellen Wirkstoff entdeckt, der zur Behandlung…

Von der Verbrennung angetriebener insektengroßer Roboter: Ein Durchbruch in der Robotik

Forscher der Cornell University haben einen robotischen Insekt entwickelt, der durch Verbrennung…

Die Rolle des Retinsäurerezeptors Alpha (RARα) bei der T-Zell-Aktivierung und Immunantwort

Eine neue Studie, veröffentlicht im Journal Immunity, zeigt, dass der nukleare Rezeptor…