盲人專用的“iPad”或“Kindle”要來了？美國康奈爾大學(xué)設(shè)計(jì)出觸覺陣列
2021/10/13 12:04:22 點(diǎn)擊：
據(jù)EDN報(bào)道，美國康奈爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種關(guān)鍵組件 ：由密集排列的驅(qū)動(dòng)器組成的觸覺陣列，當(dāng)燃燒觸發(fā)時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致硅膠膜“點(diǎn)”彈出。
該技術(shù)的使用可為盲人提供搭載可響應(yīng)觸摸的盲文顯示器的iPad或Kindle，還可以融入軟機(jī)器人、手術(shù)工具和可穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中。
據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)的論文“Valveless Microliter Combustion for Densely Packed Arrays of Power Soft Actuators”于 9 月 28 日發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊上。
氣體膨脹驅(qū)動(dòng)
設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)盲文顯示器的主要障礙之一是弄清楚如何為每個(gè)點(diǎn)施加必要的力。
工程學(xué)院機(jī)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(jī)、液壓系統(tǒng)或系留泵，所有這些都是笨重、復(fù)雜和昂貴的。
Shepherd 說：“現(xiàn)在還沒有能夠像真實(shí)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(zhí)行器、尺寸、重量和成本之間存在這種權(quán)衡。這太困難了。” “每個(gè)人都在嘗試機(jī)電系統(tǒng)。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(chǎn)生強(qiáng)大的輸出。”
康奈爾大學(xué)團(tuán)隊(duì)與以色列理工學(xué)院的研究人員合作設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由模制硅膠和微流體液態(tài)金屬痕跡組成，其中液態(tài)金屬電極產(chǎn)生火花以點(diǎn)燃微量的預(yù)混合甲烷和氧氣。在他們的陣列設(shè)計(jì)中，這種燃料流經(jīng)一系列獨(dú)立的通道，每個(gè)通道通向一個(gè) 3 毫米寬的執(zhí)行器。快速燃燒迫使每個(gè)部位的薄硅膠膜膨脹幾毫米。磁性鎖定系統(tǒng)使這些點(diǎn)具有持久的形式，只需按下它們即可重置整個(gè)系統(tǒng)。
由于不需要機(jī)電閥，執(zhí)行器可以更緊密地組裝在一起，從而形成一個(gè)更小、具有潛在便攜性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)仍然能夠在 1 毫秒內(nèi)以高力產(chǎn)生大位移。由于流體彈性體執(zhí)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(yè)版本。
該技術(shù)還具有可拉伸性和貼合性，研究人員預(yù)計(jì)它可以被納入一系列應(yīng)用中，例如軟機(jī)器人和模擬人工觸摸的可穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。生物相容性組件還可用于操作組織或打開內(nèi)科患者的阻塞通道的手術(shù)工具。
目前的系統(tǒng)由九個(gè)流體彈性體致動(dòng)器組成，但研究人員希望擴(kuò)大規(guī)模并最終創(chuàng)建一個(gè)完整的電子觸覺顯示器。
“在過去的 30 年或更長時(shí)間里，人們一直試圖將執(zhí)行器緊密地排列成一個(gè)陣列，”Heisser 說。“在某種程度上，觸摸對(duì)我們來說比視覺更親密。這項(xiàng)技術(shù)具有真正的潛力。我認(rèn)為我們的工作表明有更多的思考方式。化學(xué)驅(qū)動(dòng)真的不容忽視。”
該技術(shù)的使用可為盲人提供搭載可響應(yīng)觸摸的盲文顯示器的iPad或Kindle，還可以融入軟機(jī)器人、手術(shù)工具和可穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中。
據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)的論文“Valveless Microliter Combustion for Densely Packed Arrays of Power Soft Actuators”于 9 月 28 日發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊上。
氣體膨脹驅(qū)動(dòng)
設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)盲文顯示器的主要障礙之一是弄清楚如何為每個(gè)點(diǎn)施加必要的力。
工程學(xué)院機(jī)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(jī)、液壓系統(tǒng)或系留泵，所有這些都是笨重、復(fù)雜和昂貴的。
Shepherd 說：“現(xiàn)在還沒有能夠像真實(shí)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(zhí)行器、尺寸、重量和成本之間存在這種權(quán)衡。這太困難了。” “每個(gè)人都在嘗試機(jī)電系統(tǒng)。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(chǎn)生強(qiáng)大的輸出。”
康奈爾大學(xué)團(tuán)隊(duì)與以色列理工學(xué)院的研究人員合作設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由模制硅膠和微流體液態(tài)金屬痕跡組成，其中液態(tài)金屬電極產(chǎn)生火花以點(diǎn)燃微量的預(yù)混合甲烷和氧氣。在他們的陣列設(shè)計(jì)中，這種燃料流經(jīng)一系列獨(dú)立的通道，每個(gè)通道通向一個(gè) 3 毫米寬的執(zhí)行器。快速燃燒迫使每個(gè)部位的薄硅膠膜膨脹幾毫米。磁性鎖定系統(tǒng)使這些點(diǎn)具有持久的形式，只需按下它們即可重置整個(gè)系統(tǒng)。
由于不需要機(jī)電閥，執(zhí)行器可以更緊密地組裝在一起，從而形成一個(gè)更小、具有潛在便攜性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)仍然能夠在 1 毫秒內(nèi)以高力產(chǎn)生大位移。由于流體彈性體執(zhí)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(yè)版本。
該技術(shù)還具有可拉伸性和貼合性，研究人員預(yù)計(jì)它可以被納入一系列應(yīng)用中，例如軟機(jī)器人和模擬人工觸摸的可穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。生物相容性組件還可用于操作組織或打開內(nèi)科患者的阻塞通道的手術(shù)工具。
目前的系統(tǒng)由九個(gè)流體彈性體致動(dòng)器組成，但研究人員希望擴(kuò)大規(guī)模并最終創(chuàng)建一個(gè)完整的電子觸覺顯示器。
“在過去的 30 年或更長時(shí)間里，人們一直試圖將執(zhí)行器緊密地排列成一個(gè)陣列，”Heisser 說。“在某種程度上，觸摸對(duì)我們來說比視覺更親密。這項(xiàng)技術(shù)具有真正的潛力。我認(rèn)為我們的工作表明有更多的思考方式。化學(xué)驅(qū)動(dòng)真的不容忽視。”
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