Des ingénieurs développent des autocollants électroniques pour mesurer la force

La technologie ne cesse de repousser les limites de l’innovation ! Une équipe d’ingénieurs de l’UC à San Diego a mis au point des « autocollants » électroniques capables de mesurer la force exercée par un objet sur un autre.

Ces autocollants de force, qui sont sans fil, fonctionnent sans piles et s’adaptent aux espaces restreints, pourraient révolutionner de nombreux secteurs, de la robotique à la réalité virtuelle et augmentée, en passant par les dispositifs biomédicaux, la sécurité industrielle et la gestion des stocks dans les entrepôts.

Une technologie polyvalente

Les autocollants de force pourraient être utilisés, par exemple, dans les implants de genou pour mesurer les forces que les implants exercent sur l’articulation. La capacité à détecter les changements de ces forces pourrait être utile pour surveiller l’ajustement d’un implant, ainsi que son usure.

Les autocollants de force pourraient également être placés au bas des colis d’entrepôt pour mesurer le poids de leur contenu, agissant comme des balances miniatures pour vérifier l’inventaire.

« Ces autocollants de force pourraient rendre la technologie plus intelligente, interactive et intuitive », a déclaré Dinesh Bharadia, professeur de génie électrique et informatique à l’UC San Diego Jacobs School of Engineering. « Les humains, par nature, possèdent une capacité inhérente à sentir la force. Cela nous permet d’interagir de manière transparente avec notre environnement et permet aux cliniciens de réaliser des interventions chirurgicales délicates. Fournir cette capacité de détection de force aux dispositifs électroniques et aux implants médicaux pourrait changer la donne dans de nombreuses industries. »

Comment fonctionnent les autocollants de force ?

Les autocollants de force se composent de deux composants principaux. L’un est un minuscule condensateur qui est juste de quelques millimètres d’épaisseur et de la taille d’un grain de riz. L’autre composant est une étiquette d’identification par radiofréquence (RFID), qui est un dispositif qui fonctionne comme un code-barres qui peut être lu sans fil à l’aide de signaux radio.

Les chercheurs ont trouvé une manière ingénieuse d’intégrer ces deux composants ensemble de sorte qu’ils peuvent mesurer la force appliquée par un objet et communiquer cette information sans fil à un lecteur RFID.

Le condensateur est constitué d’une feuille de polymère souple prise en sandwich entre deux bandes de cuivre conductrices. Lorsqu’une force externe est appliquée, le polymère se comprime, rapprochant les bandes de cuivre, ce qui augmente la charge électrique dans le condensateur. Cette augmentation de la charge électrique en raison de la force appliquée est clé, montrent les chercheurs, car elle crée des changements dans le signal transmis par l’étiquette RFID.

Un lecteur RFID mesure à distance ces changements et les traduit en une magnitude spécifique de force appliquée.

En synthèse

Les autocollants de force représentent une avancée significative dans le domaine de la technologie de détection. Ils sont sans fil, fonctionnent sans piles et peuvent s’adapter à des espaces restreints. Ils sont polyvalents et peuvent être utilisés dans une large gamme d’applications, de l’armement des robots avec un sens du toucher à l’amélioration de l’expérience immersive de la VR et de l’AR, en passant par la rendant les dispositifs biomédicaux plus intelligents, la surveillance de la sécurité des équipements industriels et l’amélioration de la précision et de l’efficacité de la gestion des stocks dans les entrepôts.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que les autocollants de force ?

Les autocollants de force sont des dispositifs électroniques développés par des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego. Ils sont capables de mesurer la force exercée par un objet sur un autre. Ils sont sans fil, fonctionnent sans piles et peuvent s’adapter à des espaces restreints.

Quelles sont les applications potentielles des autocollants de force ?

Les autocollants de force sont polyvalents et peuvent être utilisés dans une large gamme d’applications, de l’armement des robots avec un sens du toucher à l’amélioration de l’expérience immersive de la VR et de l’AR, en passant par la rendant les dispositifs biomédicaux plus intelligents, la surveillance de la sécurité des équipements industriels et l’amélioration de la précision et de l’efficacité de la gestion des stocks dans les entrepôts.

Comment fonctionnent les autocollants de force ?

Les autocollants de force se composent de deux composants principaux. L’un est un minuscule condensateur qui est juste de quelques millimètres d’épaisseur et de la taille d’un grain de riz. L’autre composant est une étiquette d’identification par radiofréquence (RFID), qui est un dispositif qui fonctionne comme un code-barres qui peut être lu sans fil à l’aide de signaux radio.

Quelles sont les limites des autocollants de force ?

Une limitation notable des autocollants de force est qu’ils nécessitent un environnement statique pour fonctionner efficacement et ne fonctionnent pas de manière optimale dans des environnements très dynamiques. Les chercheurs travaillent activement à résoudre ce problème alors qu’ils cherchent à améliorer encore la technologie.

Quels sont les plans futurs pour les autocollants de force ?

À l’avenir, les chercheurs visent à rendre les autocollants de force lisibles par les smartphones, ce qui éliminerait le besoin de lecteurs RFID.

Légende de l’image : Illustration d’un autocollant de force développé par des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego.

Source : « ForceSticker: Wireless, Batteryless, Thin & Flexible Force Sensors. » Co-auteurs : Daegue Park, Shayun Bashar, Cedric Girerd, Nagarjun Bhat, Siddhi Mundhra et Tania K. Morimoto, UC San Diego. DOI: 10.1145/3580793