Forskare vid Saarlands universitet har skapat en ultratunn flexibel film som kan fungera som en sensor för innovativ teknik. Integrerad i en handske, den nya sensoriska filmen kan kommunicera den aktuella positionen för bärarens hand och fingrar. Genom att upprätta en direkt koppling mellan den virtuella och verkliga arbetsvärlden, människa och maskin kan, ganska bokstavligt, arbeta hand i hand. Forskargruppen under ledning av professor Stefan Seelecke har uppnått detta genom att använda smarta silikonfilmer. Ett annat mål med forskningsarbetet är att bistå bäraren av handsken genom att överföra taktila signaler som pulser eller vibrationer som produceras av polymerfilmen.

Teamet av ingenjörer kommer att vara på Hannover Messe från den 1:a till den 5:e april i Saarland Research and Innovation Stand (Hall 2, Stativ B46), där de kommer att visa upp prototyphandsken och leta efter partners med vilka de kan utveckla tekniken för praktiska tillämpningar.

En monteringsoperatör upptäcker att de har använt fel komponent och därför måste de nu plocka isär allt som de tidigare hade monterat. Detta tar tid och leder till produktionsförseningar. Om bara datorn hade kunnat flagga felet medan operatören tog komponenten från lagringsfacket. Men datorn var helt omedveten om misstaget. Nu, tack vare en smart handske utvecklad av ett team av ingenjörer under ledning av Stefan Seelecke vid Saarlands universitet, denna information kan göras tillgänglig för datorsystemet. I kombination med smarta glasögon, handsken kan ge personlig assistans till löpande bandarbetare eller servicetekniker vars jobb det är att montera eller reparera komplexa enheter eller system – och på så sätt undvika potentiellt kostsamma misstag.

Forskarna har tagit en ultralätt, mycket flexibel film tillverkad av en elastisk polymer och har gjort den till ett anpassningsbart sensoriskt organ för en mängd olika tekniska tillämpningar. Genom att fodra en handske med polymerfilmen, de kan skapa ett gränssnitt mellan människa och maskin utan behov av tunga sensorer eller kameror – allt görs med en ultratunn plastfilm som inte känns av bäraren och som inte begränsar dem när de utför sitt arbete.

"Filmen vi använder är känd som en dielektrisk elastomer. Och handsken fungerar i huvudsak som en flexibel sensor, ' förklarar professor Stefan Seelecke, som leder forskarlag vid Intelligent Material Systems Lab vid Saarlands universitet och vid ZeMA (Center for Mechatronics and Automation Technology) i Saarbrücken. Ett elektriskt ledande material trycks på båda sidor av silikonfilmen. När en spänning appliceras på filmen, de resulterande elektrostatiska attraktionskrafterna gör att filmen komprimeras, förlänga filmen i sidled och därmed öka dess yta, vilket i sin tur förändrar filmens elektriska kapacitans. Denna egenskap omvandlar effektivt filmen till en sensor. "Vi kan tilldela ett exakt elektriskt kapacitansvärde till vilken speciell position som helst av filmen, förklarar Steffen Hau, en Ph.D. ingenjör som arbetar i Seeleckes team.

Ingenjörerna vet därför när som helst hur ett finger sträcker sig, dra eller komprimera filmen. Med hjälp av algoritmer, teamet kan beräkna dessa rörelsesekvenser i en kontrollenhet och sedan bearbeta resultaten med en dator.

För nästa steg i utvecklingsprocessen, forskarna vill göra det möjligt för handsken att kommunicera direkt med bäraren, med hjälp av taktila signaler, som pulser eller vibrationer, det skulle kännas av bärarens fingrar. 'Datorn kunde då skicka, till exempel, en pulserande signal till operatörens fingertoppar för att säga till dem "Du har tagit fel komponent", eller en vibrerande signal för att bekräfta "Det är rätt komponent", förklarar Steffen Hau.

Den tunna silikonfilmen är inte bara en sensor, den kan också göras för att pulsera eller vibrera på begäran eller för att ta upp vilken form som helst. Forskarna kan exakt kontrollera sin silikonfilm och kan kontinuerligt variera frekvensen av dess rörelse efter behov, från högfrekventa vibrationer ner till en långsam pulserande eller böjande rörelse. Denna mycket känsliga film skulle i framtiden kunna användas för att förhindra att monteringsoperatörer eller tekniker plockar fel komponent från att sortera kärl.