p Uma equipe de pesquisa da National University of Singapore (NUS), liderado pelo professor assistente Chen Po-Yen, deu o primeiro passo para melhorar a segurança e a precisão dos braços robóticos industriais ao desenvolver uma nova gama de sensores de deformação de nanomateriais que são 10 vezes mais sensíveis ao medir movimentos minuciosos, em comparação com a tecnologia existente. p Fabricado usando flexível, extensível, e nanomateriais eletricamente condutores chamados MXenes, esses novos sensores de deformação desenvolvidos pela equipe da NUS são ultrafinos, sem bateria e pode transmitir dados sem fio. Com essas propriedades desejáveis, os novos sensores de deformação podem potencialmente ser usados ​​para uma ampla gama de aplicações.

p Professor Assistente Chen, que é do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da NUS, explicado, "O desempenho dos sensores de deformação convencionais sempre foi limitado pela natureza dos materiais de detecção usados, e os usuários têm opções limitadas de personalizar os sensores para aplicações específicas. Nesse trabalho, desenvolvemos uma estratégia fácil para controlar as texturas de superfície de MXenes, e isso nos permitiu controlar o desempenho de detecção de sensores de tensão para vários exoesqueletos moles. Os princípios de design de sensor desenvolvidos neste trabalho irão melhorar significativamente o desempenho de skins eletrônicos e robôs macios. "

p Fabricação de precisão

p Uma área onde os novos sensores de deformação podem ser bem utilizados é na fabricação de precisão, onde braços robóticos são usados ​​para realizar tarefas complexas, como a fabricação de produtos frágeis como microchips.

p Esses sensores de tensão desenvolvidos por pesquisadores da NUS podem ser revestidos em um braço robótico como uma pele eletrônica para medir movimentos sutis à medida que são esticados. Quando colocado ao longo das articulações dos braços robóticos, esses sensores de deformação permitem que o sistema entenda precisamente quanto os braços robóticos estão se movendo e sua posição atual em relação ao estado de repouso. Os atuais sensores de deformação disponíveis no mercado não têm a precisão e a sensibilidade necessárias para realizar esta função.

p Braços robóticos automatizados convencionais usados ​​na fabricação de precisão requerem câmeras externas direcionadas a eles de diferentes ângulos para ajudar a rastrear seu posicionamento e movimento. Os sensores de tensão ultrassensíveis desenvolvidos pela equipe da NUS ajudarão a melhorar a segurança geral dos braços robóticos, fornecendo feedback automatizado sobre movimentos precisos com uma margem de erro abaixo de um grau, e elimina a necessidade de câmeras externas, pois elas podem rastrear o posicionamento e o movimento sem qualquer entrada visual.

p "É um grande prazer para a Realtek Cingapura trabalhar com o professor assistente Chen Po-Yen e sua equipe na NUS para o desenvolvimento de módulos de sensores sem fio aplicáveis ​​a robôs macios e braços robóticos industriais. Nossos sensores sem fio co-desenvolvidos com desempenho de detecção designado pelo cliente permitem que os robôs realizem movimentos de alta precisão, e os dados de detecção de feedback podem ser transmitidos sem fio, que são coerentes com as abordagens da Realtek Cingapura na fábrica inteligente sem fio. A Realtek continuará a construir uma forte colaboração com a NUS e estamos ansiosos para trazer as tecnologias do laboratório para o mercado, "dito pelo Dr. Yeh Po-Leh, Presidente da Realtek Singapura.

p Customizável, sensores ultra-sensíveis

p O avanço tecnológico é o desenvolvimento de um processo de produção que permite aos pesquisadores da NUS criar sensores ultrassensíveis altamente personalizáveis ​​em uma ampla janela de trabalho com altas relações sinal-ruído.

p A janela de trabalho de um sensor determina o quanto ele pode esticar enquanto mantém suas qualidades de detecção e ter uma alta relação sinal-ruído significa maior precisão, pois o sensor pode diferenciar entre vibrações sutis e movimentos minuciosos do braço robótico.

p Este processo de produção permite que a equipe personalize seus sensores para qualquer janela de trabalho entre 0 e 900 por cento, ao mesmo tempo em que mantém alta sensibilidade e relação sinal-ruído. Sensores padrão normalmente podem atingir uma faixa de até 100 por cento. Ao combinar vários sensores com diferentes janelas de trabalho, Os pesquisadores do NUS podem criar um único sensor ultrassensível que, de outra forma, seria impossível de alcançar.

p A equipe de pesquisa levou dois anos para desenvolver esse avanço e, desde então, publicou seu trabalho na revista científica ACS Nano em setembro de 2020. Eles também têm um protótipo funcional da aplicação de exoesqueletos macios em uma luva de reabilitação robótica macia.

p "Esses sensores flexíveis avançados fornecem aos nossos robôs soft wearable uma capacidade importante para detectar o desempenho motor do paciente, particularmente em termos de sua amplitude de movimento. Em última análise, isso permitirá que o robô macio compreenda melhor a capacidade do paciente e forneça a assistência necessária aos movimentos das mãos, "disse o professor associado Raye Yeow, que chefia um laboratório de robótica leve no Departamento de Engenharia Biomédica da NUS, e lidera o programa Soft and Hybrid Robotics do National Robotics R&D Program Office.

p Cirurgia robótica

p A equipe também está procurando melhorar as capacidades do sensor e trabalhar com o Hospital Geral de Cingapura para explorar a aplicação em robôs de exoesqueleto macio para reabilitação e em robôs cirúrgicos para cirurgia robótica transoral.

p "Como cirurgião, confiamos não apenas em nossa visão, mas também em nosso sentido do tato para sentir a área dentro do corpo onde operamos. Tecidos cancerosos, por exemplo, parece diferente do normal, tecido saudável. Ao adicionar módulos de detecção sem fio ultrafinos a ferramentas robóticas longas, podemos alcançar e operar em áreas onde nossas mãos não podem alcançar e potencialmente "sentir" a rigidez do tecido sem a necessidade de cirurgia aberta, "disse o Dr. Lim Chwee Ming, Consultor sênior, Otorrinolaringologia-Cirurgia de Cabeça e Pescoço, Hospital Geral de Singapura.