25 Kasım 2023 (Nanowerk Gündemi1990'ların başından bu yana sanal, artırılmış ve karma gerçeklik deneyimlerini geliştirme arayışı, araştırmacıları dokunsal arayüzler alanında yenilikler yapmaya yöneltti. Bu arayüzler, tamamen sürükleyici dijital ortamlar için kritik bir bileşen olan gerçekçi dokunma geri bildirimi sağlamayı amaçlamaktadır. Bununla birlikte, yalnızca hafif ve rahat değil aynı zamanda çeşitli dokunsal hisleri iletebilen dokunsal sistemlerin geliştirilmesi önemli ve devam eden bir zorluk olmuştur. Şekil hafızalı alaşımlar, hava bazlı pnömatikler veya elastomerlerle kapsüllenmiş esnek elektronikler kullanan yeni yumuşak giyilebilir cihazlar, konfor cephesinde ilerleme kaydetti. Ancak bu mevcut yaklaşımların, basit titreşimin ötesinde incelikli dokunsal sinyaller sağlama kapasiteleri sınırlıdır. Bu, kullanıcılara sezgisel olarak iletebilecekleri bilgilerin kapsamını kısıtlar. Sonuç olarak mevcut haptikler hâlâ sanal etkileşimlerin kapsamını engelleyen dokunsal bir darboğazı temsil ediyor. Şimdi, Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (KAIST) araştırmacılar bir atılım bildirdiler akıllı tekstil bu sınırlamaların üstesinden gelir. Giyilebilir dokunsal yardımcı kumaşları (WHAF), üstün giyilebilirliği, hem mekansal hem de zamansal olarak karmaşık dokunsal desenler oluşturma konusunda olağanüstü bir yetenekle birleştiriyor. Bulgular şu adreste yayınlanıyor: Gelişmiş malzemeler (“Uzay-zamansal ve Çok Modlu Dokunsal Geri Bildirimler için Kullanımı Kolay Yardımcı SMA Düğüm Mimarisi”).
WHAF'ın imalat şeması ve yapısal özellikleri. a) Yardımcı düğümlü SMA kumaşının, yapıyı deforme etmek için harici bir kuvvet uygulandığında ve önceden ezberlenmiş şekline dönmek üzere ısıtıldığında nasıl davrandığının şematik gösterimi. b) Küre şeklinde bir küre ve futbol topunu kapsayan WHAF'ın şekle uyma özelliği. Ölçek çubukları: 15 mm (sol) ve 45 mm (sağ). c) Basit dikişle pasif kumaşa bağlanan aktif bir kumaş olarak üretilen yardımcı düğümlü SMA kumaşını gösteren resim. Kırmızı noktalarla çevrelenen büyütülmüş görüntü, SMA kablolarının yeniden giriş ünitesinin mozaiklemesini oluşturmak için nasıl birbirine geçirildiğini ve düğümlendiğini gösteriyor. Mavi noktalarla çevrelenen büyütülmüş görüntü, aktif kumaşın kenarlarının pasif kumaşla nasıl birbirine dikildiğini gösteriyor. d) Her ikisi de bir noktada fiziksel temasa sahip olan çıplak SMA kabloları ve Parilen kaplı SMA kabloları içindeki akım akışının karşılaştırılması. Aşağıdaki resim, yalnızca elektrik enerjisi uygulanan kolonların daralmasıyla bölgeye özgü Joule ısıtmanın nasıl sonuçlandığını göstermektedir. e) Bölgeye özgü dokunsal kuvvet geri bildirimi sağlamak veya kinestetik geri bildirim sağlayarak kişisel egzersiz danışmanı olarak hizmet etmek için giyilen WHAF'ı gösteren şematik çizimler. (Wiley-VCH Verlag'ın izniyle yeniden basılmıştır) WHAF'ın olağandışı dinamik fiziksel davranışları, onun yeni meta yapısından kaynaklanmaktadır. Araştırmacılar, duyarlı şekil hafızalı alaşım tel çiftlerini, yeniden giriş geometrisi sergileyen yardımcı bir kafes düzenine karmaşık bir şekilde birleştirdi ve düğümledi. Bu topoloji, WHAF'ın üç boyutta tamamen genişlemesine veya daralmasına olanak tanır; bu, normal kumaşlarda görülmeyen nadir bir negatif Poisson oranı etkisini gösterir. Yardımcı yapılar, gerildiğinde incelmek yerine dikey olarak genişleyerek mükemmel uyumluluk sağlar.
"Yardımcı", gerildiğinde veya sıkıştırıldığında mantık dışı davranan malzemelerin bir özelliğini ifade eder. Çoğu malzemeyi ayırdığınızda (gerdiğinizde) dik yönde incelir, sıkıştırdığınızda ise dik yönde genişler. Bu, Poisson oranı adı verilen ve bu tipik malzemeler için pozitif olan bir özellik ile ölçülür.
Ancak yardımcı malzemelerde bu davranış tersinedir. Yardımcı malzemeleri esnettiğinizde dik yönde kalınlaşır, sıkıştırdığınızda ise dik yönde incelir. Bu, yardımcı malzemelerin negatif Poisson oranına sahip olduğu anlamına gelir.
Bu alışılmadık özellik, yardımcı malzemelere yüksek enerji emilimi ve kırılma direnci gibi benzersiz avantajlar sağlar ve kayma sertliği gibi diğer özellikleri de geliştirebilir. Bu özellikleri nedeniyle, yardımcı malzemeler koruyucu giysiler, tıbbi cihazlar, havacılık ve makalede olduğu gibi sanal gerçeklik ortamlarında dokunsal geri bildirim için gelişmiş tekstiller dahil olmak üzere çok çeşitli alanlarda uygulama alanı bulmaktadır. Gerildiğinde her yöne genişleme yetenekleri, daha rahat, uyarlanabilir ve etkili ürünler yaratmada özellikle yararlı olabilir.
WHAF'ın yardımcı mimarisi, cilde mükemmel uyum için mükemmel gerilebilirlik, dökümlülük ve şekil uyumluluğu sağlamanın yanı sıra, ona olağanüstü bir yetenek kazandırıyor. Kafes ara bağlantısından yararlanan ekip, düğümlerdeki bireysel kablo bağlantılarının ısınmasını ayrı ayrı kontrol etmek için ince bir yalıtım mikrofilmi uyguladı. Sonuç olarak voltaj, lokalize kumaş bölgelerini seçici olarak harekete geçirebilir. Bu, dokunsal tekstiller için benzeri görülmemiş, bölgeye özgü etkinleştirmeyi gerçekleştirerek uzay-zamansal uyarım olanaklarını açar.
Önceki şekil hafızalı alaşımlı akıllı kumaşlar yalnızca toplam tek biçimli daralma sergileyebiliyorken, WHAF'ın bölümlü kontrolü karmaşık sıkıştırma modellerine ve geniş basınç dalgalarına izin veriyor. Kullanıcılar bu karmaşık dokunsal dizileri fark edilebilir dokunsal şekiller, dokular ve hareketler olarak algılar. Örneğin araştırmacılar, WHAF'ın önkol çevresinde sıralı sıkıştırma darbeleri yoluyla yön ipuçlarını ilettiğini gösterdi.
Ek olarak voltajın modüle edilmesi, çalıştırılan bölgelerdeki kuvvet çıkışı zamanlamasını ve sertliğini ayarlar. Giyildiğinde cilde mükemmel yapışma özelliği ile birleştiğinde bu, hafif WHAF'ın kolaylıkla fark edilebilir kinestetik direnç geri bildirimi sağlamasına olanak tanır. Araştırmacılar, kumaşın eklemlere takılmasının parmak fleksiyonunu ve kol bükülmesini gözle görülür şekilde daha yorucu hareketlere dönüştürdüğünü gösterdi.
Kullanıcı testleri, WHAF'ın kapsamlı dokunsal kelime dağarcığının üstün doğruluğunu ve sezgiselliğini kanıtladı. Katılımcılar, kumaş aracılığıyla iletilen yönsel gezinme komutlarını ve mekansal kalıpları güvenilir bir şekilde tanımladılar. WHAF böylece eller serbest mobil navigasyon gibi pratik uygulamaları güçlendirir. Bu arada, sürükleyici bir sanal gezici simülasyonunda, WHAF haptikleri, kör edici tozun görüşü engellemesine rağmen kullanıcıların engelleyici krater arazisinde başarılı bir şekilde yön bulmasına olanak sağladı.
Araştırmacılar, uyarlanabilir yardımcı akıllı tekstillerinin çok yönlü, çok modlu bir dokunsal arayüz atılımı oluşturduğunu öne sürüyor. WHAF'ın benzersiz giyilebilirliği ve dinamik çalıştırma kapasiteleri, etkileşimli sanal gerçeklikler için kumaş ve kaplamalardaki önemli sınırlamaların çözülmesine yardımcı olur. Kolayca anlaşılan modaliteyi kapsayan ipuçları aracılığıyla incelikli dokunsal hislerin aktarılması, dijital alanları keşfederken sezgiselliği ve manevra kabiliyetini büyük ölçüde artırabilir.
WHAF'ın imalat şeması ve yapısal özellikleri. a) Yardımcı düğümlü SMA kumaşının, yapıyı deforme etmek için harici bir kuvvet uygulandığında ve önceden ezberlenmiş şekline dönmek üzere ısıtıldığında nasıl davrandığının şematik gösterimi. b) Küre şeklinde bir küre ve futbol topunu kapsayan WHAF'ın şekle uyma özelliği. Ölçek çubukları: 15 mm (sol) ve 45 mm (sağ). c) Basit dikişle pasif kumaşa bağlanan aktif bir kumaş olarak üretilen yardımcı düğümlü SMA kumaşını gösteren resim. Kırmızı noktalarla çevrelenen büyütülmüş görüntü, SMA kablolarının yeniden giriş ünitesinin mozaiklemesini oluşturmak için nasıl birbirine geçirildiğini ve düğümlendiğini gösteriyor. Mavi noktalarla çevrelenen büyütülmüş görüntü, aktif kumaşın kenarlarının pasif kumaşla nasıl birbirine dikildiğini gösteriyor. d) Her ikisi de bir noktada fiziksel temasa sahip olan çıplak SMA kabloları ve Parilen kaplı SMA kabloları içindeki akım akışının karşılaştırılması. Aşağıdaki resim, yalnızca elektrik enerjisi uygulanan kolonların daralmasıyla bölgeye özgü Joule ısıtmanın nasıl sonuçlandığını göstermektedir. e) Bölgeye özgü dokunsal kuvvet geri bildirimi sağlamak veya kinestetik geri bildirim sağlayarak kişisel egzersiz danışmanı olarak hizmet etmek için giyilen WHAF'ı gösteren şematik çizimler. (Wiley-VCH Verlag'ın izniyle yeniden basılmıştır) WHAF'ın olağandışı dinamik fiziksel davranışları, onun yeni meta yapısından kaynaklanmaktadır. Araştırmacılar, duyarlı şekil hafızalı alaşım tel çiftlerini, yeniden giriş geometrisi sergileyen yardımcı bir kafes düzenine karmaşık bir şekilde birleştirdi ve düğümledi. Bu topoloji, WHAF'ın üç boyutta tamamen genişlemesine veya daralmasına olanak tanır; bu, normal kumaşlarda görülmeyen nadir bir negatif Poisson oranı etkisini gösterir. Yardımcı yapılar, gerildiğinde incelmek yerine dikey olarak genişleyerek mükemmel uyumluluk sağlar.
"Yardımcı", gerildiğinde veya sıkıştırıldığında mantık dışı davranan malzemelerin bir özelliğini ifade eder. Çoğu malzemeyi ayırdığınızda (gerdiğinizde) dik yönde incelir, sıkıştırdığınızda ise dik yönde genişler. Bu, Poisson oranı adı verilen ve bu tipik malzemeler için pozitif olan bir özellik ile ölçülür.
Ancak yardımcı malzemelerde bu davranış tersinedir. Yardımcı malzemeleri esnettiğinizde dik yönde kalınlaşır, sıkıştırdığınızda ise dik yönde incelir. Bu, yardımcı malzemelerin negatif Poisson oranına sahip olduğu anlamına gelir.
Bu alışılmadık özellik, yardımcı malzemelere yüksek enerji emilimi ve kırılma direnci gibi benzersiz avantajlar sağlar ve kayma sertliği gibi diğer özellikleri de geliştirebilir. Bu özellikleri nedeniyle, yardımcı malzemeler koruyucu giysiler, tıbbi cihazlar, havacılık ve makalede olduğu gibi sanal gerçeklik ortamlarında dokunsal geri bildirim için gelişmiş tekstiller dahil olmak üzere çok çeşitli alanlarda uygulama alanı bulmaktadır. Gerildiğinde her yöne genişleme yetenekleri, daha rahat, uyarlanabilir ve etkili ürünler yaratmada özellikle yararlı olabilir.
WHAF'ın yardımcı mimarisi, cilde mükemmel uyum için mükemmel gerilebilirlik, dökümlülük ve şekil uyumluluğu sağlamanın yanı sıra, ona olağanüstü bir yetenek kazandırıyor. Kafes ara bağlantısından yararlanan ekip, düğümlerdeki bireysel kablo bağlantılarının ısınmasını ayrı ayrı kontrol etmek için ince bir yalıtım mikrofilmi uyguladı. Sonuç olarak voltaj, lokalize kumaş bölgelerini seçici olarak harekete geçirebilir. Bu, dokunsal tekstiller için benzeri görülmemiş, bölgeye özgü etkinleştirmeyi gerçekleştirerek uzay-zamansal uyarım olanaklarını açar.
Önceki şekil hafızalı alaşımlı akıllı kumaşlar yalnızca toplam tek biçimli daralma sergileyebiliyorken, WHAF'ın bölümlü kontrolü karmaşık sıkıştırma modellerine ve geniş basınç dalgalarına izin veriyor. Kullanıcılar bu karmaşık dokunsal dizileri fark edilebilir dokunsal şekiller, dokular ve hareketler olarak algılar. Örneğin araştırmacılar, WHAF'ın önkol çevresinde sıralı sıkıştırma darbeleri yoluyla yön ipuçlarını ilettiğini gösterdi.
Ek olarak voltajın modüle edilmesi, çalıştırılan bölgelerdeki kuvvet çıkışı zamanlamasını ve sertliğini ayarlar. Giyildiğinde cilde mükemmel yapışma özelliği ile birleştiğinde bu, hafif WHAF'ın kolaylıkla fark edilebilir kinestetik direnç geri bildirimi sağlamasına olanak tanır. Araştırmacılar, kumaşın eklemlere takılmasının parmak fleksiyonunu ve kol bükülmesini gözle görülür şekilde daha yorucu hareketlere dönüştürdüğünü gösterdi.
Kullanıcı testleri, WHAF'ın kapsamlı dokunsal kelime dağarcığının üstün doğruluğunu ve sezgiselliğini kanıtladı. Katılımcılar, kumaş aracılığıyla iletilen yönsel gezinme komutlarını ve mekansal kalıpları güvenilir bir şekilde tanımladılar. WHAF böylece eller serbest mobil navigasyon gibi pratik uygulamaları güçlendirir. Bu arada, sürükleyici bir sanal gezici simülasyonunda, WHAF haptikleri, kör edici tozun görüşü engellemesine rağmen kullanıcıların engelleyici krater arazisinde başarılı bir şekilde yön bulmasına olanak sağladı.
Araştırmacılar, uyarlanabilir yardımcı akıllı tekstillerinin çok yönlü, çok modlu bir dokunsal arayüz atılımı oluşturduğunu öne sürüyor. WHAF'ın benzersiz giyilebilirliği ve dinamik çalıştırma kapasiteleri, etkileşimli sanal gerçeklikler için kumaş ve kaplamalardaki önemli sınırlamaların çözülmesine yardımcı olur. Kolayca anlaşılan modaliteyi kapsayan ipuçları aracılığıyla incelikli dokunsal hislerin aktarılması, dijital alanları keşfederken sezgiselliği ve manevra kabiliyetini büyük ölçüde artırabilir.
– Michael, Royal Society of Chemistry tarafından yazılan üç kitabın yazarıdır:
Nano-Toplum: Teknolojinin Sınırlarını Zorlamak,
Nanoteknoloji: Gelecek Küçük, ve
Nano-mühendislik: Teknolojiyi Görünmez Yapan Beceri ve Araçlar
Telif Hakkı ©
Nanowerk LLC
Spotlight konuk yazarı olun! Geniş ve büyüyen grubumuza katılın konuk katkıda bulunanlar. Nanoteknoloji topluluğuyla paylaşmak için bilimsel bir makale yayınladınız mı veya başka heyecan verici gelişmeleriniz mi var? Nanowerk.com'da nasıl yayınlayacağınız burada.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64111.php
