Олон хэмжээст хүчний мэдрэгчийн тодорхойлолт
Олон хэмжээст хүч мэдрэгч нь даралт, суналт, мушгих хүчийг зэрэг олон чиглэлд нэгэн зэрэг хэмжих чадвартай өндөр нарийвчлалтай мэдрэгчийн ангилал юм.Эдгээр мэдрэгчийг жижигрүүлсэнээр эмнэлгийн суулгац, бяцхан робот эсвэл өндөр нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн хяналтын систем гэх мэт маш жижиг төхөөрөмжүүдэд нэгтгэх боломжтой гэсэн үг юм.Жижиг болгох нь эдгээр мэдрэгчийг бага зай эзэлдэг, бага эрчим хүч зарцуулж, илүү сайн ажиллах боломжийг олгодог.
Жижигжүүлэхийн ач холбогдол
Бяцруулахын ач холбогдол нь урьд өмнө нь орон зайн хязгаарлалттай байсан газруудад олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг ашиглах боломжийг олгодогт оршино.
Жишээлбэл, бага зэргийн инвазив мэс засалд бяцхан мэдрэгчийг мэс заслын багаж хэрэгсэлд нэгтгэж, бодит цаг хугацааны хүчийг санал болгож, улмаар мэс заслын нарийвчлал, аюулгүй байдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой.Ухаалаг утас болон зүүж болох төхөөрөмжүүдэд жижигрүүлсэн мэдрэгчийг ашиглан илүү боловсронгуй мэдрэгчтэй санал хүсэлт өгөх, хэрэглэгчдийн эрүүл мэндийн байдлыг хянах боломжтой.
Олон хэмжээст хүчний мэдрэгчийг жижигрүүлэх технологийн үндэс
Материалын шинжлэх ухааны дэвшил
Шинэ наноматериал болон нийлмэл материалыг хөгжүүлэх нь олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг жижигрүүлэх гол түлхүүр юм.Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн нано хоолой (CNTs) болон графен зэрэг материалыг ашиглах нь илүү хөнгөн, илүү мэдрэмтгий, илүү бат бөх мэдрэгчийг бий болгож чадна.Эдгээр материалууд нь мэдрэгчийн ажиллагааг сайжруулаад зогсохгүй хэмжээг нь эрс багасгадаг.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой, графенээс гадна бусад олон шинэ наноматериалууд болон нийлмэл материалыг олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг боловсруулахад ашигладаг.Жишээлбэл, графены исэл (GO) нь өндөр гадаргуутай, сайн дамжуулалттай бөгөөд маш мэдрэмтгий мэдрэгч үйлдвэрлэхэд тохиромжтой материал юм.Нэмж дурдахад, хоёр хэмжээст шилжилтийн металл дихалкогенид (TMDs) нь өндөр хүчин чадалтай бяцхан мэдрэгч хийхэд тохиромжтой механик болон цахилгааны маш сайн шинж чанартай байдаг.
Нийлмэл материалын хувьд наноматериалыг уламжлалт материалтай хослуулах нь мэдрэгчийн ажиллагааг үр дүнтэйгээр сайжруулж чадна.Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг полимертэй хослуулснаар өндөр хүч чадал, мэдрэмжтэй мэдрэгч бий болно.Түүнээс гадна нано керамикийг металлтай хослуулснаар өндөр температурт тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй мэдрэгч бий болно.
Шинэ наноматериал болон нийлмэл материалыг ашиглах нь олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг жижгэрүүлэхэд түлхэц өгөөд зогсохгүй мэдрэгчийг функциональ болгох, ухаалаг нэгтгэх шинэ боломжийг олгодог.Жишээлбэл, биомиметик материалыг наноматериалуудтай хослуулснаар биомиметик функцтэй мэдрэгчийг бий болгож болно.Цаашилбал, наноматериалуудыг оптик материалтай хослуулснаар оптик мэдрэгч бүхий мэдрэгчийг гаргаж авах боломжтой.
Микроэлектроникийн технологийн оруулсан хувь нэмэр
Микроэлектроникийн технологи, ялангуяа Микро-Электро-Механик Систем (MEMS) технологи нь олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг жижигрүүлэх гол технологийн нэг юм.MEMS технологи нь механик эд анги, мэдрэгч, идэвхжүүлэгч, электрон системийг микрометрийн масштабаар нэгтгэх боломжийг олгодог бөгөөд мэдрэгчийн хэмжээг мэдэгдэхүйц бууруулж, гүйцэтгэлийг нь хадгалах эсвэл бүр сайжруулдаг.
Тодруулбал, MEMS технологи нь олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг жижгэрүүлэхэд дараах байдлаар хүрч чадна.
- Бүтцийн жижигрүүлсэн загвар: MEMS технологи нь хүч, эргэлт зэрэг олон хэмжээст хүчийг үр дүнтэй мэдрэх боломжтой бичил пүрш, бичил цацраг зэрэг жижигрүүлсэн механик бүтцийг бий болгохын тулд бичил үйлдвэрлэлийн техникийг ашиглах боломжтой.
- Жижигрүүлсэн мэдрэгч элементүүд: MEMS технологи нь хүч дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргах хүчин чадалтай мэдрэгч ба багтаамж мэдрэгч зэрэг жижигрүүлсэн мэдрэгч элементүүдийг үйлдвэрлэхэд микроэлектроник ашиглах боломжтой.
- Дохио боловсруулах жижиг схемүүд: MEMS технологи нь микроэлектроник ашиглан өсгөгч, шүүлтүүр гэх мэт жижигрүүлсэн дохио боловсруулах хэлхээг үүсгэж, шаардлагатай мэдээллийг гаргаж авахын тулд цахилгаан дохиог боловсруулах боломжтой.
Цаашилбал, микроэлектроникийн технологи нь олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг ажиллуулах, ухаалаг нэгтгэх шинэ боломжийг олгодог.Жишээлбэл, микроэлектроникийн технологийг биометрийн технологитой хослуулснаар биометрийн функц бүхий олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг бий болгож чадна.Үүний нэгэн адил микроэлектроникийг оптик технологитой нэгтгэх нь оптик мэдрэгч бүхий мэдрэгчийг бий болгож чадна.
Дүгнэж хэлэхэд, өндөр нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн технологи нь олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг жижигрүүлэх, функциональ болгох, ухаалаг нэгтгэх гол технологийн нэг юм.Өндөр нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн технологийн дэвшил нь хүч мэдрэгч бүхий олон хэмжээст технологийн хурдацтай хөгжилд түлхэц өгч, хүмүүсийн амьдралд илүү тав тухтай байдлыг бий болгоно.
Хэрэглээний талбар дахь өргөтгөл ба нөлөөлөл
Эрүүл мэндийн салбарын хэрэглээ
Эрүүл мэндийн салбарт жижигрүүлсэн олон хэмжээст хүч мэдрэгч нь уламжлалт оношлогоо, эмчилгээний аргуудыг өөрчилж байна.Жишээлбэл, зүрхний цохилт, цусны даралт зэрэг физиологийн үзүүлэлтүүдийг бодит цаг хугацаанд хянах зориулалттай зүүдэг төхөөрөмжид нэгтгэж болно.Бага зэргийн инвазив мэс заслын үед эдгээр мэдрэгчүүдийн өгсөн хүчний нарийн хариу үйлдэл нь эмч нарт мэс заслын багаж хэрэгслийг илүү найдвартай, үнэн зөв ажиллуулахад тусалдаг.
Оношилгооны хувьд жижигрүүлсэн олон хэмжээст хүч мэдрэгчийг дараахь зорилгоор ашиглаж болно.
- Физиологийн үзүүлэлтүүдийг бодит цаг хугацаанд нь хянах: Зүүж болох төхөөрөмжид нэгтгэсэн нь зүрхний цохилт, цусны даралт, амьсгалын тоо, биеийн температур гэх мэтийг хянаж, өвчнийг эрт илрүүлэх, урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг.
- Өвчин оношлоход тусална: Тэд булчингийн хүч, үе мөчний хөдөлгөөний хүрээ гэх мэтийг хэмжиж, булчингийн болон мэдрэлийн эмгэгийг оношлоход тусалдаг.
- Эрт илрүүлэлтийг хөнгөвчлөх: Тэд хорт хавдар, зүрх судасны өвчин зэрэг чухал өвчний эрт сэрэмжлүүлэх шинж тэмдгийг илрүүлж, эрт эмчлэх боломжийг олгодог.
Эмчилгээний хувьд эдгээр мэдрэгчийг дараахь зорилгоор ашиглаж болно.
- Бага зэргийн инвазив мэс засал хийхэд туслах: Мэс засалчдад багаж хэрэгслийг илүү найдвартай, үнэн зөв ажиллуулахад нь туслахын тулд нарийн хүч чадлын санал хүсэлтийг санал болгож, мэс заслын амжилтын түвшинг дээшлүүлнэ.
- Нөхөн сэргээх эмчилгээ: Өвчтөний нөхөн сэргээлтийн явцыг хянах, нөхөн сэргээх үр дүнтэй дасгал хийхэд туслах.
- Роботын мэс засалд туслах: Хагалгааны орчин, өвчтөний физиологийг мэдэрч, роботын мэс засал хийхэд бодит цаг хугацаанд нь санал хүсэлт өгөх.
Ухаалаг үйлдвэрлэл ба робот техник
Ухаалаг үйлдвэрлэл, робот техникийн хувьд жижигрүүлсэн олон хэмжээст хүч мэдрэгч нь роботын ойлголт, үйл ажиллагааны нарийвчлалыг сайжруулж, нарийн угсралт, чанарын нарийвчилсан хяналт зэрэг нарийн төвөгтэй, нарийн даалгавруудыг гүйцэтгэх боломжийг олгодог.
Робот мэдрэхийн тулд эдгээр мэдрэгч нь:
- Обьектийн хэлбэр, байрлал, хүч гэх мэт роботын ажлын талбарт хүрээлэн буй орчны мэдээллийг мэдэрч, ойлгох чадварыг сайжруулна.Жишээлбэл, объектын жин, хэлбэрийг мэдрэхийн тулд роботын төгсгөлийн эффектийн хүчийг хэмжих;объектын эргэлтийн чиглэл, эрчмийг ойлгохын тулд эргүүлэх хүчийг хэмжих;мөн объектын динамикийг бүрэн ойлгохын тулд хүч ба эргүүлэх хүчийг хоёуланг нь хэмжих.
Робот удирдахын тулд тэд:
- Гарны хүч, эргүүлэх хүч зэрэг роботын хөдөлгөөнийг удирдах нь үйл ажиллагааны нарийвчлал, тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.Нарийвчлалтай угсралтын үед тэдгээр нь эд ангиудыг зөв байрлуулсан эсэхийг баталгаажуулдаг;чанарын шалгалтын хувьд тэд гадаргуугийн согог, дотоод бүтцийг илрүүлж, чанарын нарийвчилсан үнэлгээ хийдэг.
Роботын аюулгүй байдлын үүднээс тэд:
- Хүн роботын аюулгүй хамтын ажиллагааг хангахын тулд хүн ба роботын харилцан үйлчлэлийн хүчийг мэдэр.Жишээлбэл, хамтарсан ажлын байранд ослоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд зай, холбоо барих хүчийг мэдрэх.
Хэрэглээний электроникийн хэрэглээ
Жижигрүүлсэн олон хэмжээст хүч мэдрэгч нь ухаалаг гар утас, зүүж болох төхөөрөмж гэх мэт хэрэглээний электрон хэрэгслийн үйл ажиллагаа, оюун ухааныг баяжуулж, мэдрэгчтэй дэлгэцийн хариу үйлдэл, хөдөлгөөнийг хянах, тэр ч байтугай сэтгэцийн эрүүл мэндийн байдлыг сайжруулдаг.
Ухаалаг гар утсанд тэд:
- Хурууны даралтыг мэдрэх, утасны дууны хэмжээг хянах, дүрсийг томруулах гэх мэт мэдрэгчтэй дэлгэцийн хариу үйлдлийг сайжруулна.
- Утасны хөдөлгөөн, чиг баримжааг мэдэрч, тоглоомын бодит харилцан үйлчлэлийг санал болгож, тоглоомын туршлагыг сайжруулаарай.
- Эрүүл мэндийн байдлыг хянахын тулд атгах хүч, зүрхний цохилт болон бусад физиологийн үзүүлэлтүүдийг үнэлэх, эрүүл мэндийг хянах боломжоор хангана.
Зүүдэг төхөөрөмжид тэд дараахь зүйлийг хийх боломжтой.
- Хөдөлгөөний төлөвийг хянах, хурдатгал хэмжигч, гироскоп ашиглан алхам, зай, шатсан калори гэх мэтийг хянах.
- Нойрыг илүү сайн ойлгохын тулд нойрны чанарыг хянаж, нойрны байдал, амьсгалын хурдыг үнэл.
- Стресс, түгшүүрийн түвшинг хэмжихийн тулд электродермисийн үйл ажиллагааг (EDA) үнэлэх замаар сэтгэцийн эрүүл мэндийг хянаж, хэт их стрессээс зайлсхийхийн тулд тайвшрахад түлхэц өгнө.
Нэмж дурдахад эдгээр мэдрэгч нь дараах програмуудыг олдог:
- Ухаалаг байшин: Ухаалаг түгжээ, гэрэлтүүлэг гэх мэтийг удирдах.
- Виртуал ба нэмэгдүүлсэн бодит байдал: Харилцааны илүү бодит туршлагыг санал болгодог.
Ирээдүйн чиг хандлага, хөгжлийн чиг хандлага Шинэ материалын хэрэглээ
Ирээдүйн олон хэмжээст хүч мэдрэгч нь гүйцэтгэлийг сайжруулж, хэмжээг багасгахын тулд илүү хөнгөн, бат бөх, мэдрэмтгий материалыг үргэлжлүүлэн судлах болно.
- Графен зэрэг хоёр хэмжээст материалууд нь өндөр мэдрэмжтэй, нарийвчлалтай, бага чадалтай мэдрэгч үйлдвэрлэх онцгой механик, цахилгаан, оптик шинж чанарыг санал болгодог.
- Өндөр гадаргуутай, тохируулах боломжтой сүвэрхэг чанар, мэдрэмтгий, олон үйлдэлт мэдрэгчийг бий болгоход зориулагдсан химийн баялаг функц бүхий металл-органик хүрээ (MOF).
AI болон Big Data-г нэгтгэхХиймэл оюун ухаан, том өгөгдлийн технологийг олон хэмжээст хүч мэдрэгчтэй хослуулах нь өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх, шийдвэр гаргах чадварыг сайжруулж, шинэлэг хэрэглээ, мэдрэгчийн технологийг сайжруулах замыг нээж өгдөг.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 2-р сарын 28