盲人專用的“iPad”或“Kindle”要來了？美國康奈爾大學設計出觸覺陣列
2021/10/13 12:04:22 點擊：
據EDN報道，美國康奈爾大學領導的團隊設計了一種關鍵組件 ：由密集排列的驅動器組成的觸覺陣列，當燃燒觸發時，它會導致硅膠膜“點”彈出。
該技術的使用可為盲人提供搭載可響應觸摸的盲文顯示器的iPad或Kindle，還可以融入軟機器人、手術工具和可穿戴虛擬現實設備中。
據悉，該團隊的論文“Valveless Microliter Combustion for Densely Packed Arrays of Power Soft Actuators”于 9 月 28 日發表在美國國家科學院院刊上。
氣體膨脹驅動
設計電子產品的動態盲文顯示器的主要障礙之一是弄清楚如何為每個點施加必要的力。
工程學院機械和航空航天工程副教授、該論文的資深作者 Rob Shepherd 表示，以前的嘗試通常涉及電機、液壓系統或系留泵，所有這些都是笨重、復雜和昂貴的。
Shepherd 說：“現在還沒有能夠像真實物體一樣以一種你能感覺到的方式改變其形狀的東西。在擁有小型執行器、尺寸、重量和成本之間存在這種權衡。這太困難了。” “每個人都在嘗試機電系統。所以我們說，好吧，如果我們根本不這樣做而我們使用燃燒怎么辦。少量的氣體可以產生強大的輸出。”
康奈爾大學團隊與以色列理工學院的研究人員合作設計了一個系統，該系統主要由模制硅膠和微流體液態金屬痕跡組成，其中液態金屬電極產生火花以點燃微量的預混合甲烷和氧氣。在他們的陣列設計中，這種燃料流經一系列獨立的通道，每個通道通向一個 3 毫米寬的執行器。快速燃燒迫使每個部位的薄硅膠膜膨脹幾毫米。磁性鎖定系統使這些點具有持久的形式，只需按下它們即可重置整個系統。
由于不需要機電閥，執行器可以更緊密地組裝在一起，從而形成一個更小、具有潛在便攜性的系統，該系統仍然能夠在 1 毫秒內以高力產生大位移。由于流體彈性體執行器冷卻速度快，并且需要的燃料很少，因此可以安全地操作商業版本。
該技術還具有可拉伸性和貼合性，研究人員預計它可以被納入一系列應用中，例如軟機器人和模擬人工觸摸的可穿戴虛擬現實設備。生物相容性組件還可用于操作組織或打開內科患者的阻塞通道的手術工具。
目前的系統由九個流體彈性體致動器組成，但研究人員希望擴大規模并最終創建一個完整的電子觸覺顯示器。
“在過去的 30 年或更長時間里，人們一直試圖將執行器緊密地排列成一個陣列，”Heisser 說。“在某種程度上，觸摸對我們來說比視覺更親密。這項技術具有真正的潛力。我認為我們的工作表明有更多的思考方式。化學驅動真的不容忽視。”
該技術的使用可為盲人提供搭載可響應觸摸的盲文顯示器的iPad或Kindle，還可以融入軟機器人、手術工具和可穿戴虛擬現實設備中。
據悉，該團隊的論文“Valveless Microliter Combustion for Densely Packed Arrays of Power Soft Actuators”于 9 月 28 日發表在美國國家科學院院刊上。
氣體膨脹驅動
設計電子產品的動態盲文顯示器的主要障礙之一是弄清楚如何為每個點施加必要的力。
工程學院機械和航空航天工程副教授、該論文的資深作者 Rob Shepherd 表示，以前的嘗試通常涉及電機、液壓系統或系留泵，所有這些都是笨重、復雜和昂貴的。
Shepherd 說：“現在還沒有能夠像真實物體一樣以一種你能感覺到的方式改變其形狀的東西。在擁有小型執行器、尺寸、重量和成本之間存在這種權衡。這太困難了。” “每個人都在嘗試機電系統。所以我們說，好吧，如果我們根本不這樣做而我們使用燃燒怎么辦。少量的氣體可以產生強大的輸出。”
康奈爾大學團隊與以色列理工學院的研究人員合作設計了一個系統，該系統主要由模制硅膠和微流體液態金屬痕跡組成，其中液態金屬電極產生火花以點燃微量的預混合甲烷和氧氣。在他們的陣列設計中，這種燃料流經一系列獨立的通道，每個通道通向一個 3 毫米寬的執行器。快速燃燒迫使每個部位的薄硅膠膜膨脹幾毫米。磁性鎖定系統使這些點具有持久的形式，只需按下它們即可重置整個系統。
由于不需要機電閥，執行器可以更緊密地組裝在一起，從而形成一個更小、具有潛在便攜性的系統，該系統仍然能夠在 1 毫秒內以高力產生大位移。由于流體彈性體執行器冷卻速度快，并且需要的燃料很少，因此可以安全地操作商業版本。
該技術還具有可拉伸性和貼合性，研究人員預計它可以被納入一系列應用中，例如軟機器人和模擬人工觸摸的可穿戴虛擬現實設備。生物相容性組件還可用于操作組織或打開內科患者的阻塞通道的手術工具。
目前的系統由九個流體彈性體致動器組成，但研究人員希望擴大規模并最終創建一個完整的電子觸覺顯示器。
“在過去的 30 年或更長時間里，人們一直試圖將執行器緊密地排列成一個陣列，”Heisser 說。“在某種程度上，觸摸對我們來說比視覺更親密。這項技術具有真正的潛力。我認為我們的工作表明有更多的思考方式。化學驅動真的不容忽視。”
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