Come gli origami potrebbero informare le diagnosi delle malattie

Jul 07, 2023

Nuovi sensori ispirati agli origami per robotica morbida, dispositivi indossabili e impiantabili

Università della California del Sud

video: i ricercatori dell'USC hanno creato nuovi sensori che un giorno potrebbero essere impiegati per rilevare deformazioni negli organi e anche per l'uso in dispositivi indossabili e robotica morbida.vedere di più

Credito: Zhao Research Group presso la USC Viterbi School of Engineering

I ricercatori della USC Viterbi School of Engineering hanno guardato agli origami per creare nuovi sensori che un giorno potrebbero essere impiegati per rilevare deformazioni negli organi e anche per l’uso in dispositivi indossabili e robotica morbida.

Il loro articolo, "Sensori di deformazione ad alta elasticità e bassa isteresi che utilizzano mesostrutture 3D ispirate agli origami", pubblicato su Science Advances, spiega come i ricercatori dell'USC Hangbo Zhao, Xinghao Huang, Liangshu Liu, Yung Hsin Lin, Rui Feng, Yiyang Shen e Yuanning Chang ha sviluppato “sensori di deformazione estensibili”, in grado di misurare quanto un oggetto si deforma o si deforma.

"La sfida", afferma Hangbo Zhao, autore corrispondente dell'articolo, professore assistente di ingegneria aerospaziale e meccanica e ingegneria biomedica all'USC, "è creare sensori che possano allungarsi in modo significativo, rispondere rapidamente e fornire letture precise anche quando si misurano deformazioni ampie e dinamiche. .”

Gli attuali sensori di deformazione estensibile utilizzano principalmente materiali morbidi come la gomma, ma questo tipo di materiale può avere cambiamenti irreversibili nelle proprietà del materiale attraverso l'uso ripetuto, producendo così parametri inaffidabili relativi al rilevamento della deformazione.

I ricercatori hanno quindi ideato un nuovo tipo di struttura per i sensori. Ispirati agli origami, i materiali più rigidi sono piegati con elettrodi su ciascun lato del pannello (immagina il sensore come un libro aperto capovolto con due elettrodi sulle copertine anteriore e posteriore). Mentre gli elettrodi si aprono, viene catturata la forza del campo elettrico tra gli elettrodi. Un modello sviluppato dal team converte quindi questa lettura in una misurazione che cattura l’ampiezza della deformazione.

I sensori appena creati possono allungarsi fino a tre volte la loro dimensione originale con un'elevata precisione di rilevamento anche con un uso ripetuto. Inoltre, i sensori rispondono molto rapidamente, rilevando deformazioni in meno di 22 millisecondi in aree molto piccole (circa 5 millimetri quadrati). Inoltre, sono in grado di rilevare sollecitazioni provenienti da diverse direzioni.

Tali sensori possono misurare con precisione deformazioni ampie e complesse, che possono avere applicazioni nel rilevamento dei movimenti di robot morbidi, nel monitoraggio dei movimenti delle articolazioni umane o persino nel monitoraggio di organi come la vescica per determinare anomalie che potrebbero indicare una malattia.

Progressi della scienza

Studio sperimentale

Non applicabile

Sensori di deformazione ad alta elasticità e bassa isteresi che utilizzano mesostrutture 3D ispirate agli origami

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