Giao diện người-máy hoạt động dưới nước, tự tạo ra năng lượng
(Trái) Ảnh chụp mảng cảm biến từ tính đàn hồi, phù hợp với da người và có thể hoạt động ngay cả khi tiếp xúc với chất lỏng. Nó có thể tương tác với các thành phần lệnh của loa nghe nhạc: phát, tạm dừng, tiếp theo và trước đó. (Hai bên phải) Mảng cảm biến đàn hồi tự cấp nguồn có thể cuộn và co giãn được. Ảnh: Nhóm nghiên cứu Jun Chen tại UCLA: junchenlab.com
Thiết bị giao diện người-máy có thể đeo, HMI, có thể được sử dụng để điều khiển máy móc, máy tính, máy nghe nhạc và các hệ thống khác. Một thách thức đối với HMI thông thường là sự hiện diện của mồ hôi trên da người.
Trong bài Đánh giá Vật lý Ứng dụng, các nhà khoa học tại UCLA mô tả sự phát triển của họ về một loại HMI có thể co giãn, rẻ tiền và không thấm nước. Thiết bị hoạt động dựa trên mảng cảm biến nam châm mềm giúp chuyển đổi áp suất cơ học từ việc nhấn ngón tay thành tín hiệu điện.
Thiết bị liên quan đến hai thành phần chính. Thành phần đầu tiên là một lớp biến chuyển động cơ học thành phản ứng từ. Nó bao gồm một tập hợp các nam châm vi lượng trong một ma trận silicone xốp có thể chuyển đổi áp lực nhẹ nhàng của đầu ngón tay thành một biến thể từ trường.
Thành phần thứ hai là lớp cảm ứng từ bao gồm các cuộn dây kim loại lỏng có hoa văn. Các cuộn dây này phản ứng với sự thay đổi của từ trường và tạo ra dòng điện thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.
Một bảng điều khiển dựa trên máy phát điện từ đàn hồi có thể lập trình để điều khiển loa từ xa. Nhà cung cấp hình ảnh: Nhóm nghiên cứu Jun Chen tại UCLA, junchenlab.com
Tác giả Jun Chen, từ UCLA, cho biết: “Nhờ tính linh hoạt và độ bền của vật liệu, mảng cảm biến từ đàn hồi có thể tạo ra nguồn điện ổn định dưới các biến dạng, chẳng hạn như lăn, gấp và kéo dài”. "Do những tính năng hấp dẫn này, thiết bị có thể được sử dụng cho HMI cung cấp năng lượng từ cơ thể người bằng cách biến đổi các hoạt động cơ sinh học của con người thành tín hiệu điện."
Năng lượng cần thiết để chạy HMI đến từ chuyển động của người đeo. Điều này có nghĩa là không cần pin hoặc các thành phần nguồn bên ngoài khác, làm cho HMI thân thiện với môi trường và bền vững hơn.
Thiết bị đã được thử nghiệm trong nhiều tình huống thực tế khác nhau, bao gồm cả khi có tia nước, chẳng hạn như có thể tồn tại trong vòi hoa sen, mưa bão hoặc trong các hoạt động thể thao mạnh. Thiết bị hoạt động tốt khi bị ướt, vì từ trường không bị ảnh hưởng nhiều bởi sự có mặt của nước.
Các nhà điều tra đã nghiên cứu một loạt các kỹ thuật chế tạo và lắp ráp để tối ưu hóa quá trình chuyển đổi năng lượng cơ sinh học thành điện năng của thiết bị. Họ phát hiện ra rằng họ có thể đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và tính linh hoạt bằng cách kiểm soát độ dày của màng linh hoạt và nồng độ của các hạt từ tính.
Để kiểm tra hệ thống của họ, các nhà điều tra đã thực hiện một loạt thử nghiệm, trong đó một đối tượng dùng ngón tay chạm để tắt, mở đèn và điều khiển máy nghe nhạc.
“Mảng cảm biến từ tính đàn hồi của chúng tôi không chỉ hoạt động không dây như các nút bật và tắt của đèn mà còn điều khiển các tính năng lệnh của máy nghe nhạc, đại diện cho các hành động phát, tạm dừng, tiếp theo và trước đó,” Chen nói.
Những thử nghiệm này hứa hẹn những ứng dụng mới cho HMI chống nước đa năng có thể được sử dụng để điều khiển nhiều loại thiết bị thông minh.
Bài báo có tiêu đề "Một mảng cảm biến đàn hồi từ tính có thể lập trình cho giao diện người-máy tự cung cấp năng lượng."
