موضوعات بدون پاسخ در مورد جاسازی حسگرهای لمسی، در سیستم های پوست الکترونیک
23.1 مقدمه
توسعه پوست الکترونیک ( e پوست) یکی از اهداف چالش بر انگیز است که باید از دیدگاه یک سیستم، مورد ارزیابی قرار بگیرد.
پوست الکترونیک معمولا به عنوان یک آرایش ترکیبی پشته ای به حساب می آید که از حس گر های لمسی ( به صورت مواد ساختار یافته و عملکردی، پردازش سیگنال و اکتساب آن، پردازش سیگنال) و تفسیر داده های آن ها استفاده میکند. ورودی های حسی مشابه ( اما نا محدود) که در اختیار انسان قرار دارند، ورودی های ضروری برای ایجاد کردن بازخورد های ضروری برای بررسی محیط و تعامل با اشیا میباشد.
یک نمونه خاص از این ساختار در شکل 23.1 نشان داده شده است. ( اقتباس شده از مرجع شماره [1]).
لایه پایینی ( زیر لایه) متشکل از مواد ساختاری است که ممکن است صلب ( مانند ساختار های مکانیکی روباتی) و یا نرم باشد. لایه بعدی ( لایه الکترونیک) میزبان مدار های الکترونیک میباشد. الکترونیک متداول معمولا بر روی سطوح بسیار سفت و صاف ( شکننده) قرار میگیرد. اینجا نیاز به تطابق با سطوح منحنی، نیازمند انعطاف و همچنین قابلیت کشش در این ساختار ها، تا حدی خاصی میباشد تا بتواند مطابق با تمام حرکات و تغییر شکل های بدن انسان که لایه الکترونیک روی آن ها سوار شده است، فعالیت کند. استفاده از بستر های منعطف ، به صورت حتمی تضمین کننده انعطاف کل مدار های الکترونیک نیست، همچنین این ساختار ها نمیتوانند خیلی متراکم و یا به خوبی سازمان یافته باشند، همین موضوع موجب میشود که انعطاف این ساختار ها به صورت جدی محدود شود. همچنین، انعطاف سیستم ها، تضمین کننده قابلیت کشش آن ها نیست. در واقع، حتی در صورتی که بستر قابل کشش باشد، مسیر های مدار ها به صورت ذاتی انعطاف پذیر نخواهند بود، مگر این که یک طراحی اختصاصی برای این شرایط مورد استفاده قرار گیرد. بعضی از ایده های جالب مرتبط با ایجاد ارتباطات بینابینی منعطف و سازگار میباشد [2و3] و باید موضوعات گسترده در مورد مواد و مکانیک برای الکترونیک قابل کشش به صورت یک مرور کلی، ارزیابی شود [4] . الزامات برای سازگاری و قابلیت کشش، موجب میشود که محدودیت های زیادی بر روی قابلیت اعتماد بخش الکترونیک این سیستم ها ایجاد شود، زیرا تنش های مکانیکی بر روی مدار های الکترونیکی میتواند موجب ایجاد مشکل در روابط بینابینی و مدار ها شود. همچنین ممکن است اتفاقات متقابل در سطح مواد مورد استفاده نیز ایجاد شود ؛ برای موضوعات مد نظر این مرور، ما بر روی صلابت از طریق افزایش کارایی و سطح مدار، تمرکز میکنیم. مشکلات این روش، افزایش پیچیدگی و مصرف توان به صورت غیر قابل اجتناب میباشد.
23.1 Introduction
The development of the electronic skin (e-skin) is a very challenging goal that should be tackled from a system perspective.
The e-skin is usually intended as a hybrid stack-wise arrangement that incorporates tactile sensing (structural and functional materials, signal conditioning and acquisition, signal processing) and interpretation. Sensory inputs similar (but not limited) to those possessed by humans are essential to provide the necessary feedback to explore the environment and interact with objects.
A specific example of this general structure is shown in Figure 23.1 (adapted from Ref. [1]).
The bottom layer (substrate) is made of a structural material that can be rigid (e.g., the robot mechanical structure) or soft. Next layer (electronic layer) hosts the electronic circuits. Conventional electronics is typically integrated on very hard and flat (brittle) surfaces. Here the need is to conform to curved surfaces, requiring flexibility but also stretchability, to a certain extent, to follow all movements and deformations of the parts into which the electronic layer is integrated. The adoption of a flexible substrate does not necessarily guarantee the flexibility of the entire electronic circuit, as a too dense or not well-organized layout may drastically limit the flexibility of the overall structure. Also, system flexibility does not imply stretchability. In fact, even if the substrate is stretchable, the routing lines are intrinsically not, unless a dedicated design is adopted. Some interesting concepts are related to the creation of compliant and stretchable interconnections [2,3] and a very widespread approach to materials and mechanics for stretchable electronics is contained in a complete overview [4]. Requirements on conformability and stretchability put severe constraints on the reliability of the electronics, as mechanical stress on the electronic circuits can cause faults on interconnections and circuits. The counteraction can be at a material level; for what concerns this review, we will focus on increasing robustness through redundancy at functional and circuit levels: The drawback is the unavoidable increase of complexity and power consumption.
23.1 مقدمه
23.2 ساختار مکانیکی پوست
23.2.1 مبدل ها و مواد
23.2.2 نمونه ای از ادغام پوست در پلت فرم های موجود رباتیک
23.3 پردازش اطلاعات لمسی
23.4 الزامات محاسباتی
23.4.1 مقطع نگاری امپدانس الکتریکی
23.4.2 هسته کششی
23.5 جمع بندی
منابع
23.1 Introduction
23.2 The Skin Mechanical Structure
23.2.1 Transducers and Materials
23.2.2 An Example of Skin Integration into an Existing Robotic Platform
23.3 Tactile Information Processing
23.4 Computational Requirements
23.4.1 Electrical Impedance Tomography
23.4.2 Tensorial Kernel
23.5 Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه