Kulit Elektronik Membuat Manusia Merasakan Aktivitas Robot – Integrasi bahan lembut, sensor, dan elektronik fleksibel membawa “kulit” robot lebih dekat dari sebelumnya ke kenyataan
Kulit manusia lembut dan elastis dan memiliki jutaan ujung saraf yang merasakan panas dan sentuhan. Ini menjadikannya instrumen yang luar biasa untuk mendeteksi dan merespons dunia luar. Insinyur telah bekerja untuk mereproduksi kemampuan ini dalam versi sintetis selama 40 tahun terakhir, tetapi upaya seperti itu selalu gagal dalam keserbagunaan dan kemampuan beradaptasi kulit hidup.
Sekarang, bagaimanapun, penelitian baru menambahkan lebih banyak kemampuan dan kompleksitas untuk membawa bidang ini lebih dekat ke tujuan utamanya: kulit elektronik, atau kulit elektronik, dengan kegunaan mulai dari menutupi robot hingga menempelkan perangkat yang dapat dikenakan ke manusia. Suatu hari, perangkat ini bahkan memungkinkan manusia mengontrol robot dari jarak jauh dan “merasakan” sinyal yang mereka deteksi.
“Pada 1980-an kami mulai melihat beberapa sensor sentuh yang bisa Anda sebut sebagai versi kasar kulit,” kata Ravinder Dahiya, profesor elektronik dan nanoengineering dan pemimpin kelompok Teknologi Bentable dan Sensing Electronics di University of Glasgow.
Yang disebut array sensor fleksibel pertama dibangun pada pertengahan 1980-an. Salah satu susunan tersebut menggunakan Kapton, film fleksibel tetapi tidak dapat diregangkan yang ditemukan pada 1960-an, untuk mendukung pengaturan sensor dan detektor inframerah.
“Kulit” ini dililitkan di sekitar lengan robot sederhana, yang memungkinkan anggota badan untuk “menari” dengan balerina manusia: jika dia berada dalam jarak 20 sentimeter dari lengan, itu bisa merasakan gerakannya dan merespons dengan secara spontan memodifikasi tindakannya sendiri.
Tapi kemampuan ini masih sangat mendasar, dibandingkan dengan kulit biologis. Bahan dan elektronik yang tersedia maju melalui tahun 2000-an menjadi lebih lembut, semakin fleksibel dan, yang paling penting, dapat diregangkan. Perbaikan ini memungkinkan para peneliti untuk menggabungkan sensor dan elektronik baru ke dalam sistem kulit yang dikembangkan sepenuhnya, kata Dahiya.
Sistem seperti itu melibatkan alas seperti kulit yang dapat melentur dan meregang, dilengkapi dengan catu daya, berbagai sensor, dan cara untuk mengirim informasi sensor ke prosesor pusat.
Sensor sentuh dan suhu adalah yang pertama dikembangkan untuk sistem semacam ini. Wei Gao, seorang insinyur biomedis di Institut Teknologi California, memutuskan untuk mencoba menggabungkan sensor ini dengan sensor yang dapat mendeteksi bahan kimia. “Kami ingin membuat kulit robot yang memiliki kemampuan penginderaan fisik pada dasarnya apa yang sudah dilakukan orang,” kata Gao.
“Dan selain itu, kami ingin memberikan kemampuan penginderaan kimia yang kuat.” Karya timnya diterbitkan di Science Robotics awal bulan ini.
Laboratorium Gao menggunakan printer inkjet untuk melapisi tinta khusus yang terbuat dari bahan nano campuran potongan mikroskopis logam, karbon, atau senyawa lain dalam basis hidrogel lunak. Dengan mencetak dengan tinta nanomaterial yang berbeda, masing-masing diformulasikan untuk mendeteksi bahan kimia tertentu, tim Gao mengembangkan kulit yang dapat merasakan bahan peledak,
agen saraf seperti yang digunakan dalam perang kimia dan bahkan virus seperti SARS-CoV-2 penyebab COVID. Para peneliti juga memasukkan sensor tekanan dan suhu yang dikembangkan sebelumnya. E-skin yang dihasilkan terlihat seperti Band-Aid transparan dengan desain metalik yang tertanam di permukaannya.
Merasakan lingkungannya tidak semua yang bisa dilakukan kulit ini. “Kami juga ingin memastikan interaksi manusia-mesin dapat dilibatkan,” kata Gao. Untuk mencapai hal ini, tim mengembangkan program kecerdasan buatan untuk memungkinkan koneksi antara dua tambalan kulit elektronik satu pada robot dan lainnya pada manusia.
Proses pencetakan kulit dapat diskalakan, sehingga para peneliti dapat mencetak tambalan seukuran ujung jari untuk tangan robot dan yang lebih besar untuk lengan bawah manusia. Kulit ini memungkinkan robot untuk “merasakan” betapa eratnya ia mencengkeram sesuatu dan merasakan apakah benda itu dilapisi bahan kimia tertentu.
Sedangkan manusia memperoleh kemampuan untuk mengendalikan robot yang terhubung dari jauh dan merasakan sinyal listrik dari robot jika mendeteksi bahan kimia tersebut. Para peneliti mengatakan interaksi ini mungkin suatu hari nanti membiarkan robot menggantikan pengontrol manusia