חיישנים קרמיים רכים סוללים את הדרך לרובוטיקה חכמה יותר

This post is also available in: English (אנגלית)

בפריצת דרך המשלבת קרמיקה מסורתית עם טכנולוגיה חדשנית, חוקרים במעבדת הקרמיקה של Empa מעצבים מחדש את העתיד של רובוטיקה ותותבות עם חיישנים חדשניים מבוססי קרמיקה רכה. חיישנים אלה מתוכננים להיות גמישים, אינטליגנטיים ומסוגלים לחוש לחץ, טמפרטורה ומתח.

המפתח לפיתוח זה הוא שילוב של חלקיקי קרמיקה זעירים לתוך פלסטיק רך ונמתח. שילוב זה מאפשר יצירת חיישנים שאינם רק מסתגלים מאוד, אלא גם מסוגלים לחוש שינויים סביבתיים בדיוק יוצא דופן. לדברי פרנק קלמנס, מדען חומרים ב-Empa, החוקרים עובדים עם "מערכות מלאות מאוד", שם הם ממלאים קליפה תרמופלסטית עם כמה שיותר חלקיקי קרמיקה מבלי להתפשר על גמישות החומר.

חיישנים אלה פועלים על ידי שינוי המוליכות שלהם על בסיס המרחק בין חלקיקי קרמיקה, אשר משתנה בתגובה ללחץ, דחיסה, תנודות טמפרטורה, או מתיחה. תכונה ייחודית זו מאפשרת לעצב את החיישנים לצורות שונות, מסרטים דקים ועד מבנים תלת-ממדיים מורכבים, מה שהופך אותם לאידיאליים לשילוב ברובוטיקה ובתותבות.

אחד היישומים המבטיחים ביותר של טכנולוגיה זו הודגם עם יד תותבת המצוידת בחיישנים רכים אלה. החיישנים אפשרו לתותבת "לחוש" תנועות אצבעות ולזהות משטחים חמים, מה שמהווה התקדמות משמעותית בשכפול המיומנות והרגישות של המגע האנושי. רגישות זו חיונית לא רק לתותבות, אלא גם לכלים רובוטיים הפועלים בשיתוף פעולה הדוק עם בני אדם.

בשיתוף עם ETH ציריך ואוניברסיטת טוקיו, יצרו חוקרי Empa גם רובוט ביו-היברידי באמצעות חיישנים גמישים אלה כדי לאפשר לו לחוש את תנועותיו שלו, על פי Interesting Engineering. פיתוח זה יכול להוביל לרובוטים שיעבדו בבטחה לצד בני אדם, עם היכולת להגיב למגע או ללחץ בזמן אמת.

מעבר לרובוטיקה, חיישנים אלה נחקרים גם בתחום הרפואי, עם שותפויות לפיתוח אלקטרודות גמישות למדידת גלי מוח. ככל שחיישנים אלה מתפתחים, הם בעלי פוטנציאל לחולל מהפכה הן בתעשיית הרובוטיקה והן בתחום התותבות, ולספק טכנולוגיות חכמות יותר, בטוחות יותר ורגישות יותר.