(À gauche) Photo du réseau de capteurs magnétoélastiques, qui s'adapte à la peau humaine et peut fonctionner même lorsqu'il est exposé à un liquide. Il peut interagir avec les composants de commande d'un haut-parleur musical :lecture, pause, suivant et précédent. (Deuxième droite) Le réseau de capteurs magnétoélastiques auto-alimentés est enroulable et extensible. Crédit :Groupe de recherche Jun Chen à UCLA :junchenlab.com
Les dispositifs d'interface homme-machine portables, les IHM, peuvent être utilisés pour contrôler des machines, des ordinateurs, des lecteurs de musique et d'autres systèmes. Un défi pour les IHM conventionnelles est la présence de sueur sur la peau humaine.
Dans Revues de physique appliquée , des scientifiques de l'UCLA décrivent leur développement d'un type d'IHM extensible, peu coûteux et étanche. L'appareil est basé sur un réseau de capteurs magnétoélastiques doux qui convertit la pression mécanique de la pression d'un doigt en un signal électrique.
Le dispositif comprend deux composants principaux. Le premier composant est une couche qui traduit le mouvement mécanique en une réponse magnétique. Il se compose d'un ensemble de micro-aimants dans une matrice de silicone poreuse qui peut convertir la légère pression du bout des doigts en une variation de champ magnétique.
Le deuxième composant est une couche d'induction magnétique composée de bobines de métal liquide à motifs. Ces bobines réagissent aux variations du champ magnétique et génèrent de l'électricité grâce au phénomène d'induction électromagnétique.
"En raison de la flexibilité et de la durabilité du matériau, le réseau de capteurs magnétoélastiques peut générer une puissance stable sous des déformations, telles que le roulement, le pliage et l'étirement", a déclaré l'auteur Jun Chen, de l'UCLA. "Grâce à ces caractéristiques convaincantes, l'appareil peut être adopté pour l'IHM alimentée par le corps humain en transformant les activités biomécaniques humaines en signaux électriques."
La puissance nécessaire pour faire fonctionner l'IHM provient des mouvements du porteur. Cela signifie qu'aucune batterie ou autre composant d'alimentation externe n'est nécessaire, ce qui rend l'IHM plus respectueuse de l'environnement et durable.
L'appareil a été testé dans une variété de situations réelles, y compris en présence d'un jet d'eau, tel qu'il peut en exister sous la douche, une tempête de pluie ou lors d'une activité sportive vigoureuse. L'appareil fonctionnait bien lorsqu'il était mouillé, car le champ magnétique n'était pas grandement affecté par la présence d'eau.
Les chercheurs ont étudié une gamme de techniques de fabrication et d'assemblage pour optimiser la conversion d'énergie biomécanique en énergie électrique de l'appareil. Ils ont découvert qu'ils pouvaient atteindre un équilibre entre performances et flexibilité en contrôlant l'épaisseur du film flexible et la concentration des particules magnétiques.
Pour tester leur système, les enquêteurs ont mené une série d'expériences dans lesquelles un sujet appliquait des tapotements du doigt pour allumer et éteindre une lampe et contrôler un lecteur de musique.
"Notre réseau de capteurs magnétoélastiques fonctionne non seulement sans fil comme les boutons marche/arrêt d'une lampe, mais contrôle également les fonctions de commande d'un lecteur de musique, représentant les actions de lecture, pause, suivant et précédent", a déclaré Chen.
Ces tests promettent de nouvelles applications pour des IHM polyvalentes et résistantes à l'eau qui peuvent être utilisées pour contrôler de nombreux types d'appareils intelligents.
L'article s'intitule "Un réseau de capteurs magnétoélastiques programmables pour une interface homme-machine auto-alimentée". Les bioingénieurs développent une nouvelle classe de bioélectronique à propulsion humaine
