Kể từ khi xuất hiện vào giữa thập kỷ trước, găng tay cảm biến xúc giác đã có những thay đổi đáng kể. Ban đầu, chúng là những dụng cụ phòng thí nghiệm với vài cảm biến, nhưng dần dần đã phát triển thành những công cụ công thái học mạnh mẽ được sử dụng trong sản xuất, chăm sóc sức khỏe và thể thao. Tiềm năng của chúng vẫn đang mở rộng khi công nghệ ngày càng hoàn thiện, đem lại khả năng đo lường chính xác hơn với thao tác đơn giản hơn.
Từ đầu ngón tay đến sự hiểu biết toàn bộ bàn tay
Hệ thống cảm biến đời đầu chỉ đo áp lực đầu ngón tay. Chúng cung cấp dữ liệu hữu ích cho công thái học và thiết kế sản phẩm nhưng vẫn tiết lộ rất ít về cách hoạt động của phần còn lại của bàn tay. Việc mở rộng phạm vi cảm biến trên toàn bộ bàn tay, bao gồm cả lòng bàn tay, cho phép các nhà nghiên cứu đo lường sự căng sức trong các công việc thực tế như cắt kim loại, nâng hộp hoặc lắp ráp linh kiện.
Điều này cung cấp bằng chứng thay thế cho việc phỏng đoán. Dữ liệu khách quan cho thấy cách bàn tay tương tác với các công cụ và vật liệu. Với kiến thức đó, các nhà thiết kế có thể xác định vị trí phát sinh căng thẳng và điều chỉnh thiết bị hoặc kỹ thuật để bảo vệ sức khỏe lâu dài.
Nguyên mẫu, sự thoải mái và hiệu chuẩn
Các mô hình ban đầu, được trang bị khoảng 50 thành phần cảm biến, đã chứng minh được cách tiếp cận này nhưng vẫn cho thấy nhiều hạn chế. Nhu cầu về dữ liệu phong phú hơn đã tạo ra các phiên bản với hơn 60 thành phần cảm biến, cung cấp một bức tranh rõ nét hơn về cáchlực được phân bố trên các ngón tay và lòng bàn tay.
Sự thoải mái được cải thiện cùng với hiệu quả. Chất liệu và đường may dày trước đây hạn chế sự chuyển động, thúc đấy việc chuyển sang dùng vải dệt, nhẹ và linh hoạt. Các khóa kéo và phạm vi kích cỡ rộng hơn giúp găng tay dễ tháo hơn và thoải mái hơn khi đeo.
Độ chính xác cũng được cải thiện. Mỗi chiếc găng tay hiện đã được hiệu chuẩn để duy trì tính đồng nhất giữa các đơn vị và độ tin cậy trong mọi môi trường. Sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu học thuật và công nghiệp đã cải thiện các kỹ thuật hiệu chuẩn để tính đến điều kiện môi trường xung quanh và nhiệt độ cơ thể, bảo đảm các số đo đáng tin cậy trong cả các nghiên cứu có kiểm soát và môi trường làm việc khắc nghiệt.
Biến cảm ứng thành dữ liệu
Găng tay xúc giác sử dụng cảm biến điện dung, một nguyên lý quen thuộc từ màn hình cảm ứng, được điều chỉnh để phát hiện áp suất và lực. Các phiên bản hiện đại sử dụng công nghệ Bluetooth tiên tiến nhất để truyền dữ liệu nhanh hơn và ổn định hơn. Tốc độ lấy mẫu từ 10 đến 50 Hz cho phép phân tích độ chạm và theo dõi chuyển động theo thời gian thực, đồng thời phát trực tiếp vào phần mềm để trực quan hóa các lực tay khi chúng đang xảy ra.
Ý nghĩa đối với an toàn và hiệu suất
Đối với các nhà quản lý an toàn và chuyên gia công thái học, giá trị thu được ngay lập tức. Dữ liệu định lượng giúp tăng cường việc phân tích nhiệm vụ công việc, phát hiện các điểm nóng về lực, hướng dẫn thiết kế vị trí làm việc và hỗ trợ các nỗ lực ngăn ngừa rối loạn cơ xương.
Trong chăm sóc sức khỏe và phục hồi chức năng, nó hỗ trợ đánh giá và theo dõi tiến độ. Trong thể thao, nó giúp huấn luyện viên và vận động viên hiểu rõ chiến lược và kỹ thuật cầm nắm. Cách tiếp cận tương tự có thể cải tiến thiết kế dụng cụ phẫu thuật, liệu pháp xoa bóp và các hoạt động chính xác khác. Theo thời gian, việc liên kết những chiếc găng tay này với các hệ thống sản xuất được kết nối có thể cho phép theo dõi liên tục tải trọng tay trong các thao tác quan trọng.
Con đường phía trước
Găng tay cảm ứng ngày càng bền, chính xác và thiết thực hơn. Các cải tiến hiện tại tập trung vào việc thu thập dữ liệu nhanh hơn, hệ thống tháo lắp tốt hơn và cải thiện độ vừa vặn cho nhiều đối tượng người dùng hơn.
Trong những năm tới, cảm biến xúc giác có thể trở thành tiêu chuẩn trong các nhà máy thông minh, cho phép giám sát an toàn lao động theo thời gian thực, trong khi các ứng dụng trong thể thao, phục hồi chức năng và thiết bị đeo khác sẽ ngày càng phát triển.
Các nghiên cứu học thuật và ứng dụng gần đây cho thấy cảm biến xúc giác đang định hình lại công thái học và hiệu suất lao động của con người.
Nguồn: https://www.ishn.com/articles/115028-ergonomics-driven-tactile-sensing-for-industrial-hand-safety
