Bordado 3D Encontra IA: Sensores Táteis de Tecido para Controle de Dispositivos Inteligentes

Universidade Estadual da Carolina do Norte, Raleigh, NC

O sensor é feito de fios consistindo de dois materiais triboelétricos, um com carga elétrica positiva e o outro com carga negativa, que foram integrados em tecidos têxteis convencionais usando máquinas de bordado. (Imagem: NCSU)

Um novo estudo da NC State University combina técnicas de bordado tridimensional com machine learning para criar um sensor baseado em tecido que pode controlar dispositivos eletrônicos através do toque.

À medida que o campo de eletrônicos vestíveis ganha mais interesse e novas funções são adicionadas à roupa, um sensor baseado em bordado ou "botão" capaz de controlar essas funções torna-se cada vez mais importante. Integrado no tecido de uma peça de roupa, o sensor pode ativar e controlar dispositivos eletrônicos como apps móveis inteiramente pelo toque.

O dispositivo é composto de duas partes: o sensor de pressão bordado em si e um microchip que processa e distribui os dados coletados por aquele sensor. O sensor é triboelétrico, o que significa que se autoalimenta usando a carga elétrica gerada pelo atrito entre suas múltiplas camadas. É feito de fios consistindo de dois materiais triboelétricos, um com carga elétrica positiva e o outro com carga negativa, que foram integrados em tecidos têxteis convencionais usando máquinas de bordado.

Rong Yin, autor correspondente do estudo, disse que a estrutura tridimensional do sensor era importante de acertar.

"Como o sensor de pressão é triboelétrico, ele precisava ter duas camadas com um espaço entre elas. Esse espaço era uma das partes difíceis no processo, porque estamos usando bordado que é geralmente bidimensional. É uma técnica para decorar tecido," ele disse. "É desafiador fazer uma estrutura tridimensional dessa forma. Usando um espaçador, fomos capazes de controlar o espaço entre as duas camadas o que nos permite controlar a saída do sensor."

Dados do sensor de pressão são então enviados ao microchip, responsável por transformar aquela entrada bruta em instruções específicas para quaisquer dispositivos conectados. Algoritmos de machine learning são chave para fazer isso rodar suavemente, disse Yin. O dispositivo precisa ser capaz de diferenciar entre gestos atribuídos a diferentes funções, bem como desconsiderar quaisquer entradas não intencionais que possam vir do movimento normal do tecido.

"Às vezes os dados que o sensor adquire não são muito precisos, e isso pode acontecer por todo tipo de razão," disse Yin. "Às vezes os dados serão afetados por fatores ambientais como temperatura ou umidade, ou o sensor toca algo por engano. Usando machine learning, podemos treinar o dispositivo para reconhecer esse tipo de coisa.

"Machine learning também permite que este dispositivo muito pequeno alcance muitas tarefas diferentes, porque pode reconhecer diferentes tipos de entradas."

Os pesquisadores demonstraram este reconhecimento de entrada desenvolvendo um app simples de reprodução de música que conectava ao sensor via Bluetooth. Projetaram seis funções para o app: play/pausa, próxima música, música anterior, volume acima, volume abaixo e mudo, cada uma controlada por um gesto diferente no sensor. Pesquisadores foram capazes de usar o dispositivo para várias outras funções, incluindo definir e inserir senhas e controlar videogames.

A ideia ainda está em estágios iniciais, disse Yin, pois tecnologia de bordado existente não é capaz de lidar facilmente com os tipos de materiais usados na criação do sensor. Ainda assim, o novo sensor representa outra peça do quebra-cabeça de eletrônicos vestíveis em desenvolvimento, que certamente continuará ganhando interesse no futuro próximo.

Para mais informações, contate Joey Pitchford em [email protegido]; 919-602-3270.