(Sinistra) Foto dell'array di sensori magnetoelastici, che si adatta alla pelle umana e può funzionare anche se esposto a liquidi. Può interagire con i componenti di comando di un altoparlante musicale:riproduzione, pausa, successivo e precedente. (Destra due) L'array di sensori magnetoelastici autoalimentati è arrotolabile ed estensibile. Credito:Jun Chen Research Group presso UCLA:junchenlab.com
I dispositivi di interfaccia uomo-macchina indossabili, HMI, possono essere utilizzati per controllare macchine, computer, lettori musicali e altri sistemi. Una sfida per gli HMI convenzionali è la presenza di sudore sulla pelle umana.
In Recensioni di Fisica Applicata , gli scienziati dell'UCLA descrivono il loro sviluppo di un tipo di HMI che è estensibile, poco costoso e impermeabile. Il dispositivo si basa su un morbido sensore magnetoelastico che converte la pressione meccanica dalla pressione di un dito in un segnale elettrico.
Il dispositivo comprende due componenti principali. Il primo componente è uno strato che traduce il movimento meccanico in una risposta magnetica. È costituito da un insieme di micromagneti in una matrice di silicone poroso in grado di convertire la leggera pressione della punta delle dita in una variazione di campo magnetico.
Il secondo componente è uno strato di induzione magnetica costituito da bobine di metallo liquido modellate. Queste bobine rispondono alle variazioni del campo magnetico e generano elettricità attraverso il fenomeno dell'induzione elettromagnetica.
"Grazie alla flessibilità e alla durata del materiale, l'array di sensori magnetoelastici può generare potenza stabile in presenza di deformazioni, come rotolamento, piegatura e allungamento", ha affermato l'autore Jun Chen, dell'UCLA. "Grazie a queste interessanti caratteristiche, il dispositivo può essere adottato per l'HMI alimentato dal corpo umano trasformando le attività biomeccaniche umane in segnali elettrici."
La potenza richiesta per far funzionare l'HMI deriva dai movimenti di chi lo indossa. Ciò significa che non sono necessarie batterie o altri componenti di alimentazione esterni, rendendo l'HMI più ecologico e sostenibile.
Il dispositivo è stato testato in una varietà di situazioni del mondo reale, inclusa la presenza di spruzzi d'acqua, come potrebbe esistere sotto la doccia, un temporale o durante un'attività atletica vigorosa. Il dispositivo funzionava bene quando era bagnato, poiché il campo magnetico non era molto influenzato dalla presenza di acqua.
I ricercatori hanno studiato una serie di tecniche di fabbricazione e assemblaggio per ottimizzare la conversione di energia da biomeccanica a elettrica del dispositivo. Hanno scoperto di poter raggiungere un equilibrio tra prestazioni e flessibilità controllando lo spessore della pellicola flessibile e la concentrazione delle particelle magnetiche.
Per testare il loro sistema, gli investigatori hanno condotto una serie di esperimenti in cui un soggetto ha applicato il tocco delle dita per spegnere e accendere una lampada e controllare un lettore musicale.
"Il nostro array di sensori magnetoelastici non solo funziona in modalità wireless come i pulsanti di accensione e spegnimento di una lampada, ma controlla anche le funzioni di comando di un lettore musicale, che rappresentano le azioni di riproduzione, pausa, successivo e precedente", ha affermato Chen.
Questi test promettono nuove applicazioni per HMI versatili resistenti all'acqua che possono essere utilizzati per controllare molti tipi di dispositivi intelligenti.
L'articolo è intitolato "Un array di sensori magnetoelastici programmabili per un'interfaccia uomo-macchina autoalimentata". + Esplora ulteriormente
