Trong nhiều tình huống, điều quan trọng là phải biết lực của vật này tác dụng lên vật khác là bao nhiêu. Chúng tôi đã thiết kế một nhãn dán nhỏ, mỏng để đo lường và cung cấp loại dữ liệu này mà không cần dây hoặc pin. Các nhà khoa học tại Đại học California, San Diego đang phát triển thiết bị có tên ForceSticker. Trong số các ứng dụng khác, nó có thể được sử dụng để theo dõi trọng lượng của các gói hàng xếp chồng lên nhau trong kho, đảm bảo đầu gối nhân tạo không làm hỏng sụn liền kề và thậm chí mang lại cho robot cảm giác chạm.

ForceSticker được gắn vào giao diện của hai vật thể chạm vào nhau. Ảnh/David Baillot/Trường Kỹ thuật Jacobs, Đại học California, San Diego

Lõi của ForceSticker là một tụ điện, có kích thước bằng hạt gạo. Nó bao gồm một tấm polymer dẻo được kẹp giữa hai dải đồng dẫn điện. Khi tác dụng lực lên miếng dán, polyme sẽ nén lại, đưa hai dải đồng lại gần nhau hơn. Bằng cách này, lượng điện tích trong tụ điện tăng lên.

Thành phần chính khác của ForceSticker là thẻ RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến), được cấp nguồn tạm thời bằng tín hiệu vô tuyến phát ra từ đầu đọc RFID cầm tay. Thẻ sử dụng ăng-ten tích hợp để truyền tín hiệu đã sửa đổi trở lại đầu đọc - tín hiệu hiện chứa thông tin về mức sạc hiện tại của tụ điện liên kết. Phần mềm tùy chỉnh sau đó chuyển đổi dữ liệu này thành các phép đo lực bên ngoài.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm thành công ForceSticker David Baillot/UC San Diego Jacobs Engineering trong mô hình khớp gối của Trường Cao đẳng Kỹ thuật

Bằng cách thay đổi độ mềm và độ cứng của polyme được sử dụng trong tụ điện, một ForceSticker có độ nhạy cao hoặc thấp có thể được tạo ra. Cái trước thích hợp để đo những lực nhỏ hơn, và cái sau phù hợp để đo những lực lớn hơn. Trong các thử nghiệm hiện tại, các nhãn dán có độ nhạy cao được sử dụng để theo dõi lực tác động lên khớp gối của người mẫu, trong khi các nhãn dán kém nhạy hơn được sử dụng để theo dõi trọng lượng của nhiều vật thể lớn khác nhau được đặt trong hộp.

Trong cả hai trường hợp, ForceStickers vẫn có hiệu lực sau hơn 10.000 lần áp dụng lực lượng. Sản xuất nhãn dán cũng tương đối rẻ, giá khoảng 2 USD mỗi nhãn, con số này sẽ giảm đáng kể nếu quy mô sản xuất được tăng lên. Ngoài ra, người dùng cuối cùng sẽ có thể sử dụng điện thoại thông minh của họ thay cho đầu đọc RFID chuyên dụng.

Giáo sư trưởng khoa học Dinesh Bharadia cho biết: "Con người có khả năng cảm nhận lực bẩm sinh. Việc cung cấp khả năng cảm nhận lực như vậy cho các thiết bị điện tử và thiết bị cấy ghép y tế có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi cho nhiều ngành công nghiệp."

Bài báo về nghiên cứu này sẽ được trình bày tại hội nghị UbiComp2023 ở Mexico.