(Izquierda) Foto de la matriz de sensores magnetoelásticos, que se adapta a la piel humana y puede funcionar incluso cuando se expone a líquidos. Puede interactuar con los componentes de comando de un altavoz de música:reproducir, pausar, siguiente y anterior. (Dos a la derecha) El conjunto de sensores magnetoelásticos autoalimentados es enrollable y estirable. Crédito:El Grupo de Investigación Jun Chen en UCLA:junchenlab.com
Los dispositivos portátiles de interfaz hombre-máquina, HMI, se pueden usar para controlar máquinas, computadoras, reproductores de música y otros sistemas. Un desafío para las HMI convencionales es la presencia de sudor en la piel humana.
En Reseñas de Física Aplicada , los científicos de UCLA describen su desarrollo de un tipo de HMI que es estirable, económico y resistente al agua. El dispositivo se basa en una matriz de sensores magnetoelásticos suaves que convierte la presión mecánica de la presión de un dedo en una señal eléctrica.
El dispositivo consta de dos componentes principales. El primer componente es una capa que traduce el movimiento mecánico en una respuesta magnética. Consiste en un conjunto de microimanes en una matriz de silicona porosa que puede convertir la suave presión de la yema del dedo en una variación del campo magnético.
El segundo componente es una capa de inducción magnética que consta de bobinas de metal líquido estampadas. Estas bobinas responden a los cambios del campo magnético y generan electricidad a través del fenómeno de la inducción electromagnética.
"Debido a la flexibilidad y durabilidad del material, la matriz de sensores magnetoelásticos puede generar energía estable bajo deformaciones, como rodar, doblar y estirar", dijo el autor Jun Chen, de la UCLA. "Debido a estas atractivas características, el dispositivo se puede adoptar para HMI alimentado por el cuerpo humano mediante la transformación de las actividades biomecánicas humanas en señales eléctricas".
La potencia necesaria para hacer funcionar la HMI proviene de los movimientos del usuario. Esto significa que no se requieren baterías ni otros componentes de alimentación externos, lo que hace que la HMI sea más ecológica y sostenible.
El dispositivo se probó en una variedad de situaciones del mundo real, incluso en presencia de un rocío de agua, como podría existir en la ducha, una tormenta o durante una actividad atlética vigorosa. El dispositivo funcionó bien cuando estaba mojado, ya que el campo magnético no se vio muy afectado por la presencia de agua.
Los investigadores estudiaron una variedad de técnicas de fabricación y ensamblaje para optimizar la conversión de energía biomecánica en eléctrica del dispositivo. Descubrieron que podían lograr un equilibrio entre el rendimiento y la flexibilidad controlando el grosor de la película flexible y la concentración de las partículas magnéticas.
Para probar su sistema, los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos en los que un sujeto aplicó toques con los dedos para apagar y encender una lámpara y controlar un reproductor de música.
"Nuestro conjunto de sensores magnetoelásticos no solo funciona de forma inalámbrica como los botones de encendido y apagado de una lámpara, sino que también controla las funciones de comando de un reproductor de música, que representan las acciones de reproducción, pausa, siguiente y anterior", dijo Chen.
Estas pruebas prometen nuevas aplicaciones para HMI resistentes al agua versátiles que se pueden usar para controlar muchos tipos de dispositivos inteligentes.
El artículo se titula "Una matriz de sensores magnetoelásticos programables para una interfaz hombre-máquina autoalimentada". Bioingenieros desarrollan una nueva clase de bioelectrónica impulsada por humanos
