پارچه‌ الکتروفعال پوشاک‌ انسان ماشین

پارچه‌ الکتروفعال پوشاک‌ انسان ماشین – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

پارچه‌های فعال شده با جریان برق (الکتروفعال) و پوشاک‌های واسطه بین انسان و ماشین

کلیات

پارچه‌ها و الیاف فعال شده با جریان الکتریسیته (الکتروفعال) با کاربری‌های فراوان خود ارزش افزوده‌ای را به صنعت نساجی (در مقیاس تجاری)، از طریق ایجاد زندگی سالم و امن و راحت، اختصاص داده‌اند. همچنین این نوع پارچه‌ها و الیاف با توجه به ارائه پیشرفتهای فنی، فهم بهتری را در خصوص استفاده آسان از رابط‌های میان انسان و دستگاههای فنی بوجود آورده‌اند. برای نیل به این هدف ترکیبی از فناوری‌های پیشرفته تولیدی در مقیاس میکرو، علم مواد و مهندسی نساجی و الکترونیک در تولید و ساخت پوشاک هوشمند از طریق استفاده از دانش و آگاهیهایی پیشرفته در ارائه نوآوری در حوزه نساجی با جامعیت بخشیدن و استفاده از حواس، توان و فانکشنهای الکترونیکی و برقی،  بکار گرفته می‌شود.

تولید اغلب پارچه‌های چند منظوره الکتروفعال ، به عنوان عامل بسیار مهمی در تکمیل، توسعه، پیشرفت و رقابت در موارد زیر مد نظر می‌باشد:

• کنترل سلامتی: شناسایی درمان بیماریها

• توانبخشی: بازیافتن توانائیهای از دست رفته

• کمک به سلامتی: کمک به معلولان برای داشتن زندگی با کیفیت بالاتر

• پزشکی ورزشی: افزایش قابلیت برای جلوگیری از خطرهای احتمالی و پیشرفت تکنیک‌های آموزشی

• پزشکی و انجام اعمال جراحی از راه دور: حمایت پزشکان و متخصصان

پارچه‌های چند منظوره فعال شده، می‌توانند در بازار تکنولوژی نوظهوری همچون موارد زیر بکار گرفته شوند:

• سیستمهای ارتباطی بی‌سیم قابل پوشش

• متمرکز سازی و ردیابی اشخاص

• ارگونومی: راحتی و امنیت

• هویت اصلی: شبیه‌‌سازی سرگرمی‌ها و آموزش‌های حرفه‌ای

تلاشهای اندکی تا به حال در مورد طراحی و ساخت ابزارهای کاربردی پوشیدنی انجام گرفته است. اغلب این کارها محدود به تجمع ترکیبات منحصرا الکترونیکی همچون میکروکنترولرها، دیودهای (LED_S) نصب شده در سطح، ترانزیستورهای پیزوالکتریک و … می‌شود که این ترکیبات باعث می‌شوند که پوشاک عادی تبدیل به صفحه‌ای  متشکل از ابزار الکترونیکی شود. در پارچه‌های حاوی رشته‌های هادی جریان برق، این ترکیبات برای رساندن قدرت نیرو به ابزار استفاده می‌شوند. مثال مناسب در این مورد تسهیل ارتباط میان این وسایل و ابزار از طریق این ترکیبات می‌باشد. اخیرا اغلب تلاشها بر روی ساخت تراشه‌ها از طریق فرآیند تولید محصولات نساجی متمرکز شده است.

هدف از این فصل ارائه دیدگاهی از پتانسیل کاربردی مواد آلی در ایجاد پارچه‌های هوشمند و سیستم‌های محرک است. بویژه در این فصل مراحل اولیه و مقدماتی اجرا و آزمایش پوشاک‌های تحریک‌پذیر با توجه به سیستمهای محرک قابل پوشش دیگر و لباس‌های با قابلیت ثبت علائم حیاتی انسان، شرح و توضیح داده شده است. گرچه یکی از اهداف مهم ما ساخت پوشاک‌های تحریک‌پذیری و واسطه‌ای است که هم جنبه‌ پوشاک عادی داشته و هم از نظر کاربردی مهم که ممکن است این اهداف در آینده محقق شوند، ولی با وجود این تمام تمرکز خویش را بر روی استفاده و تکامل انواع اولیه این نوع محصولات، بکار گرفته‌ایم.

جدول ۱-۴ پلیمرهای مورد استفاده در طراحی سنسور و گونه اصلی معدنی آنها

جدول۲-۴- پلیمرهای مورد استفاده در طراحی محرک و گونه معدنی اصلی این پلیمرها

پارچه‌های الکتروفعال پوشاک‌های واسطه انسان و ماشین

پارچه‌ الکتروفعال پوشاک‌ انسان ماشین

پارچه‌های هوشمند

مطالعات و استراتژی‌های متفاوتی بر پایه موادی حاوی مقاومت پیزو (piezoresistive) تحت مطالعه و تکامل می‌باشد. بر پایه این مطالعات سنسورها را می‌توان در پارچه‌های کشسان نصب نمود.

آماده‌سازی مواد و پارچه (پوشاک)

روشهای تولید متفاوتی برای عرضه خواص مقاومتی پیزو به پوشاک وجود داشته است. اولین روش شامل تولید پارچه‌های معمولی پوشش داده شده با لایه نازکی از پلی‌پیرول می‌باشد (ppy و پلیمرهای ترکیب شده ۲ الکترونی). ppy ، پلیمر رسانایی است که خواص مناسب الاستیسیته را از طریق انتقال حرارتی و شیمیایی جمع‌آوری می‌کند. پارچه‌های کشسان لاکرا- پنبه پوشش داده شده با پلی پیرول که به عنوان سنسورهای الاستیک عمل کرده توسط روش ارائه شده توسط Della santa و همکارش در سال ۱۹۹۹ تولید می‌شوند.

توصیف سنسورها (حسگرها)

سنسورهای CLR و ppy از طریق خصوصیات الکترومکانیکی دینامیکی و شبه استاتیکی (پیزو مقاومت) شناخته می‌شوند. بر این اساس، خواص حرارتی و فرسایشی پارچه‌های هوشمند در مرحله مقدماتی مورد سنجش و ارزیابی قرار گرفت.

شناسایی خصوصیات الکترومکانیکی سنسور از طریق اعمال کشش تک محوری با استفاده از حلقه متصل شده به یک موتور DC (موتور استفاده کننده از برق مستقیم) و خواندن تغییرات مشابه در مقامت الکتریکی، صورت می‌گیرد. موتور DC توسط اینکودر متصل به کامپیوتر PC ، حرکت کرده و تحت کنترل قرار می‌گیرد. شناسایی خصوصیات شبه استاتیک از طریق افزایش جزئی کشش صورت گرفت. به منظور تخمین پهنای باند سنسورها، شبیه‌سازی مکانیکی سینوسی در افزایش فرکانسها به کار گرفته شد و جزئیات فرکانس پاسخ (واکنش)، تعیین شد.

پارچه‌ الکتروفعال پوشاک‌ انسان ماشین

نتایج و تجزیه و تحلیل آنها

پارچه‌های لاکرا/ پنبه پوشش داده شده با پلی پیرول(ppy)

در بررسی‌های انجام شده در مورد خصوصیات شبه استاتیک پارچه‌های پوشش داده شده با پلی‌پیرول فاکتور متوسط مقداری با نام GF تعریف می‌شود ()  که R و L مقاومت و طول سنسور به ترتیب بوده و R₀ و L₀ مقادیر نهایی این پارامتر می‌باشند. مقادیر بدست آمده مشابه با مقادیر مرتبط با فلز نیکل حدود ۱۳- می‌باشد. مقادیر عددی فاکتور GF که از طریق درونیابی خطی نتایج (قبل از اشباع جریان الکتریسیته) به دست آمده است در شکل ۱-۴ گزارش شده‌اند. با توجه به این واقعیت که مقدار بالای GF تعیین کننده مقدار مناسب معیار کشش در پارچه‌ها می‌باشد، دو مسئله مهم و جدی سنسورهای پارچه پوشش داده شده با پلی‌پیرول را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اولین شکل مربوط به تغییرات شدید نتایج با زمان مقاومت سنسور می‌باشد. دومین شکل زمان طولانی واکنش سنسورها می‌باشد.

تحریک پارچه‌ها

محرک‌های پلیمری فعال شده با جریان برق برای استفاده در پارچه‌ها تحت مطالعه و پیشرفت هستند. با این عمل می‌توان پوشاک را موتوریزه نمود. سه نوع مواد فعال شده (الاستومرهای دی الکتریک، پلیمرهای رسانا، نانولوله‌های کربنی) در آزمایشگاه ما تحت آزمایش و بررسی هستند.

پارچه‌ الکتروفعال پوشاک‌ انسان ماشین

پوشاکهای محرک الاستومر دی الکتریک

برای ساخت ابزارهای محرک با استفاده از این الیاف نیاز به برطرف کردن مشکلات متعددی است از جمله این مشکلات شناسایی روشهای مؤثری برای انجام عملیات و پیکربندی مناسب پوشاک و انتخاب مواد با کارایی بالا و اجرای فرآیند عادی ساخت ابزار می‌باشد.

لاستیکهای سیلیکونی به عنوان الاستومرهای دی الکتریک برای ساخت پوشاک محرک با کشسانی بالا مورد آزمایش قرار گرفتند . الاستومرهای دی الکتریک دارای مزایای متعددی است: ازدیاد خطی طول خطی تحریک تا بالاتر از ۶۰% ، زمان واکنش سریع (کمتر از ۱۰ میلیون ثانیه) و تولید تنش در مقیاس مگاپاسکال (perlin و همکارانش،۲۰۰۰). بازده این ابزارها با حوزه‌های الکتریکی بسیار محرک توضیح داده می‌شود. (در مرتبه ).

…

پارچه‌ الکتروفعال پوشاک‌ انسان ماشین

پارچه‌های هوشمند برای کنترل سلامتی

نظریه جدید کنترل سلامتی، کنترل مداوم علائم حیاتی و ضروری بدن برای کمک به بیماران به منظور رفع بیماری، به صورت گسترده‌ای مورد توجه قرار گرفته است. سیستمهای حس‌گر – پوشیدنی بدون هیچ‌گونه عارضه‌ای به مصرف کننده این اجازه را می‌دهد که به راحتی فعالیتهای روزانه خویش را بدون هیچ‌گونه زحمت و یا کسب آموزش در مورد چگونگی استفاده این سیستم‌ها انجام دهد. لباسهای هوشمند پیشرفته‌ای که قادر به ثبت علائم حیاتی هستند در مطالعات قبلی شرح داده شده‌اند. تصور می‌شود که این ابزارهای پوشیدنی، کنترل از راه دور پیوسته‌ای از وضعیت جسمانی بیمار به عمل می‌آورند. امکان ثبت علائم مشابه علائم حیاتی بدن، باعث ارائه پیام‌های هشدار دهنده و همچنین داشتن شرح اجمالی از وضعیت می‌شود. …

پارچه‌های الکتروفعال پوشاک‌های واسطه انسان و ماشین

پارچه‌های هوشمند برای ثبت حرکت

ابزار قابل پوشش که قادر به ثبت نقشه حرکات جسمانی بدن بدون هیچگونه ناراحتی برای بدن می‌باشد، از طریق عدم انطباقهای مکانیکی بدن و کاربرد سنسور مربوطه علائم را تشخیص می‌دهد. حوزه کاربرد این پوشاک‌ها بسیار وسیع و گسترده می‌باشد. ابزار قابل پوششی که در اینجا توضیح داده می‌شوند هر گونه نیازی مبنی بر تأمین راحتی و ثبت صحیح و دقیق حرکات را برای سیستم برآورده می‌سازند. در اغلب حوزه کاری امروز، ابزار مورد استفاده آنقدر مایه زحمت و ناراحتی برای انسان هستند ، بنابراین یک پوشاک کاربردی و سودمند می‌تواند مزایای بیشماری داشته باشد. در این مطالعه دستکش و لباس سنسور شده (دارای مرکز احساس) ساخته شد. این لباسها به ترتیب اجازه حرکت بازوها، قسمت بالاتنه و انگشتان را می‌دهند. حوزه کاری این لباسها از توانبخشی در رشته‌های ورزشی تا کاربرد در برنامه‌های چند رسانه‌ای، گسترش دارد. خواص احساسی پوشاک تولید شده با سنسورهای CLR قبلا توضیح داده شده است.

ثبت حرکات بدن

تعداد کمی از این تجهیزات که تاکنون ساخته شده‌اند، قابلیت قابل توجهی در ثبت و کنترل حرکات اعضای بدن، توسط خواندن زوایایی مشترک میان استخوان‌ها، را از خود نشان داده‌اند. شکل (a)13-4 قسمت چپ بلوز که دارای سنسور شده است را نشان می‌دهد. سیگنال‌ها توسط سنسورهایی که در قسمت چپ (L_S) و راست (R_S) بلوز تعبیه شده، ثبت شده و در شکل (b)13-4 گزارش شده‌اند.

کاربردهای چند رسانه‌ای

کاربرد پارچه‌های حاوی سنسور برای ثبت حرکات بدن توسط قابلیت پخش ، صدا و تصویر از طریق حرکات بدن توضیح داده می‌شود. نوارهای پارچه‌ای حاوی سنسور در مفاصل آرنج ، مچ و شانه قرار می‌گیرند و پدیده‌های چند رسانه‌ای به هر سنسوری ارتباط داده می‌شوند. سیگنالهای جمع شده از تمام سنسورها یک پیک اولیه‌ای را در زمانی که سریعا کشیده می‌شوند، نشان می‌دهند. بنابراین این رفتار باید تعریف شده و در صورت لزوم شروطی برای این رفتار قید شود. همانگونه که قبلا ذکر شد، مطالعات اولیه نشان داده‌اند که زمانی که سنسورهای پارچه تحت عملیات کششی و یا فشاری قرار می‌گیرند، مقاومتشان تغییر می‌کند. اگر تحریکهای مکانیکی ثابت بماند سیگنالها نیز به مقدار ثابتی می‌رسند. این رفتار برای کمی کردن سیگنالها بسیار مناسب است. با کشف (استخراج) دامنه تغییرات دینامیکی، مقدار آستانه در نقطه میانی ثابت می‌شود. زمانی که از مقدار آستانه فراتر رود، پدیده صوتی و یا تصویری رخ می‌دهد. اجازه بدهید که بحث را با مثال در مورد سنسور تعبیه شده در آرنج متمرکز کنیم. زمانی که بازو کاملا خم می‌شود، سنسور در موقعیت بیشترین حالت فشار بوده و دارای کمترین مقدار متفاوت می‌باشد.

…

پارچه‌ الکتروفعال پوشاک‌ انسان ماشین

نتیجه‌گیری

در حال حاضر، توسعه تکنولوژی هوشمندسازی می‌تواند در عرض چند سال به سناریوئی جدید برای تولید و استفاده راحت از پوشاکهای هوشمند تبدیل شود. تلاشهای بیشتری باید بر روی پوشاک‌های واسطه از نظر کوچک کردن ابعاد حسگر، بالا بردن بازده کار آنها و بالا بردن اطمینان از آنها انجام شود.