Dans de nombreuses situations, il est important de connaître la force qu’un objet exerce sur un autre. Nous avons conçu un petit autocollant fin pour mesurer et fournir ce type de données sans avoir besoin de fils ou de piles. Des scientifiques de l'Université de Californie à San Diego développent un appareil appelé ForceSticker. Entre autres utilisations, il pourrait être utilisé pour surveiller le poids des colis empilés dans les entrepôts, garantir que les genoux artificiels n'endommagent pas le cartilage adjacent et même fournir aux robots une sensation de toucher.
Au cœur du ForceSticker se trouve un condensateur de la taille d’un grain de riz. Il se compose d'une feuille de polymère flexible prise en sandwich entre deux bandes de cuivre conductrices. Lorsqu’une force est appliquée sur l’autocollant, le polymère se comprime, rapprochant les deux bandes de cuivre l’une de l’autre. De cette façon, la quantité de charge dans le condensateur augmente.
L'autre composant majeur du ForceSticker est l'étiquette RFID (identification par radiofréquence), qui est temporairement alimentée par un signal radio émis par un lecteur RFID portable. L'étiquette utilise une antenne intégrée pour transmettre un signal modifié au lecteur : le signal contient désormais des informations sur le niveau de charge actuel du condensateur de liaison. Un logiciel personnalisé convertit ensuite ces données en mesures de forces externes.
En modifiant la douceur et la dureté du polymère utilisé dans le condensateur, il est possible de créer un ForceSticker avec une très haute sensibilité, adapté à la mesure de forces plus faibles, ou un ForceSticker moins sensible, adapté à la mesure de forces plus importantes. Dans les tests actuels, des autocollants très sensibles ont été utilisés pour surveiller la force exercée sur l'articulation du genou du modèle, tandis que des autocollants moins sensibles ont été utilisés pour surveiller le poids de divers gros objets placés dans la boîte.
Dans les deux cas, les ForceStickers sont restés efficaces après plus de 10 000 applications de force. Les autocollants sont également relativement bon marché à fabriquer, coûtant environ 2 dollars chacun, un chiffre qui devrait diminuer considérablement si la production augmente. De plus, les utilisateurs pourront éventuellement utiliser leurs smartphones à la place de lecteurs RFID dédiés.
Le professeur scientifique en chef Dinesh Bharadia a déclaré : « Les humains ont une capacité innée à ressentir la force. Fournir ce type de capacité de détection de force aux appareils électroniques et aux implants médicaux pourrait changer la donne pour de nombreuses industries. »
Un article sur cette recherche sera présenté lors de la conférence UbiComp2023 au Mexique.