Inovasi Teknologi Elektronik Fleksibel dan Prospek Aplikasi Kulit Elektronik pada Robot Humanoid

Berbanding dengan peranti elektronik konvensional yang bersifat kaku, teknologi elektronik fleksibel membawa perubahan revolusioner. Teknologi ini membolehkan peranti elektronik menjadi ringan, lembut, malah anjal—menyerupai kertas atau filem telefon. Antara pelbagai aplikasi elektronik fleksibel, kulit elektronik merupakan salah satu yang paling menonjol.

Reka Bentuk dan Fungsi Kulit Elektronik

Kulit elektronik ialah peranti elektronik yang dicipta menggunakan teknologi elektronik fleksibel dan direka untuk meniru sifat kulit manusia. Selain mengekalkan kelembutan seperti kulit, adalah penting bagi kulit elektronik untuk mempunyai keupayaan pengesanan sentuhan. Ia bukan sahaja boleh meniru fungsi kulit manusia, malah mampu melampaui keupayaan semula jadi, membantu manusia memperoleh isyarat fizikal dan kimia daripada persekitaran dan tubuh, sekali gus meningkatkan keupayaan interaksi dengan persekitaran atau diri sendiri.

Kulit dan Persepsi Sentuhan

Kulit, sebagai organ terbesar badan manusia, merupakan pembawa utama bagi deria sentuhan. Keupayaan kita untuk merasai kekerasan sesuatu objek adalah hasil daripada reseptor tekanan dalam kulit yang boleh membezakan tahap kekerasan bergantung kepada daya sentuhan. Kulit elektronik boleh meniru fungsi ini melalui sensor tekanan. Kaedah paling asas dan biasa digunakan adalah sensor tekanan piezorintangan, yang menggunakan bahan konduktif yang berubah rintangan apabila mengalami ubah bentuk.

Aplikasi Sensor Tekanan Fleksibel

Sensor tekanan fleksibel bukan sahaja dapat mengesan tekanan, malah dapat mengenal pasti bentuk objek. Penyelidik dari MIT telah mereka sarung tangan sentuh regangan kos rendah yang dilengkapi dengan 548 sensor tekanan piezorintangan. Sensor-sensor ini boleh merekodkan nilai tekanan secara terperinci di setiap titik. Berdasarkan data ini, mereka melatih rangkaian pembelajaran mendalam untuk mengenal pasti pelbagai objek.

Integrasi dan Aplikasi Kulit Elektronik

Melalui gabungan teknologi elektronik fleksibel dengan sensor regangan, sensor suhu dan lain-lain, kulit elektronik yang mempunyai keupayaan sentuhan dapat dibangunkan. Aplikasi paling langsung adalah pada robot pintar. Robot yang mempunyai deria sentuhan boleh membaca isyarat tekanan dari persekitaran dengan lebih tepat, lalu melakukan tindakan yang lebih tepat, pelbagai dan berkesan. Sebagai contoh, robot pada masa kini menghadapi kesukaran dalam menggenggam dan mengendalikan objek kecil dan lembut. Maklum balas mekanikal halus daripada kulit elektronik boleh membantu menyelesaikan masalah ini.

Saraf Deria Tiruan dan Penukaran Isyarat Sentuhan

Walaupun pengesanan objek pada tahap sensor boleh dicapai, menukar isyarat sensor kepada isyarat elektrik saraf yang boleh difahami oleh otak masih merupakan cabaran. Melalui teknologi biomimikri, para saintis telah mencipta saraf deria tiruan. Saraf ini terdiri daripada sensor tekanan piezorintangan, osilator gelang organik dan transistor sinaptik. Sensor tekanan mengesan maklumat tekanan, osilator menukarkannya kepada denyutan voltan, dan transistor sinaptik mengintegrasikan denyutan ini kepada arus selepas sinaps untuk disambungkan dengan saraf motor biologi, membentuk arka refleks monosinaptik yang lengkap.

Eksperimen Kaki Lipas dan Teknologi Antara Muka Otak-Mesin

Para saintis telah menyambungkan saraf deria tiruan dengan saraf motor pada kaki lipas. Dengan memberikan tekanan melalui sensor tekanan, mereka berjaya menggerakkan kaki lipas tersebut. Eksperimen ini menunjukkan potensi aplikasi saraf tiruan dalam organisma biologi. Tambahan pula, melalui teknologi antara muka otak-mesin (brain-machine interface), kawasan dan sel tertentu dalam otak boleh dirangsang menggunakan isyarat berkod untuk menghasilkan pengalaman sentuhan. Walaupun pemahaman kita tentang pengekodan saraf bagi deria sentuhan masih terhad, kemajuan dalam teknologi ini membuka kemungkinan baharu bagi penukaran isyarat sentuhan di masa depan.

Aplikasi Lain Teknologi Elektronik Fleksibel

Selain membina sistem sentuhan, teknologi elektronik fleksibel juga membolehkan pelbagai jenis sensor mempunyai sifat seperti kulit, seperti lembut, boleh regang dan menyembuhkan diri sendiri. Sensor-sensor ini boleh dipakai pada kulit atau dijahit ke pakaian, membolehkan pemantauan maklumat persekitaran dan tubuh pada bila-bila masa. Kulit elektronik juga boleh mengesan intensiti sinar UV, kelembapan, medan magnet, kehadiran objek berhampiran, atau memantau penunjuk fisiologi seperti paras glukosa dalam bendalir tubuh tanpa invasif. Ia juga boleh merekod isyarat otak (EEG), otot (EMG), dan jantung (ECG). Semua ini menunjukkan potensi besar teknologi elektronik fleksibel dalam pelbagai bidang.