Guia Definitivo para Eletrónica Vestível (Wearable): Tecnologia, Tendências e Aplicações

Mais atenção tem sido dada a dispositivos vestíveis (wearable) desde que a Google Inc. lançou recentemente displays montados na cabeça (head-mounted displays) nos últimos anos. Dizia-se que a eletrónica vestível conseguiu alcançar um nível de significância no mercado de eletrónica de consumo rapidamente. São considerados um novo meio de atender às necessidades de muitas empresas e indústrias. Como tópico abrangente, a tecnologia vestível tornou-se um meio possível para fornecer dados sensíveis de baixo custo para uma avaliação mais informada. Presente, o mercado para tecnologia vestível está a crescer rapidamente, devido a melhorias em ambas tecnologias de computação e eletrónica.

O que é Tecnologia Vestível (Wearable Technology)?

Tecnologia vestível pode facilmente ser dita como uma categoria de dispositivos tecnológicos que pode usar, que frequentemente inclui rastreio de informação sobre saúde e fitness.

Tecnologia vestível refere-se a dispositivos eletrónicos que incorpora em itens vestíveis que um indivíduo pode usar, como smartwatch, rastreador de fitness (fitness tracker), óculos inteligentes (smart eyewear), roupa inteligente (smart clothing), etc. Estes dispositivos vestíveis são usados diariamente para rastrear informação. Logo após o advento dos smartphones, a tecnologia vestível é a próxima grande coisa na indústria.

1.1 A tecnologia em eletrónica vestível

As mudanças com eletrónica começaram com melhorias de tamanho, e estas melhorias são patrocinadas por tecnologia de bateria, potência, memória, portabilidade e outras tecnologias. "Encolhimento de computadores, displays e outro equipamento tornaram 'rigs' usados hoje por pioneiros de computadores vestíveis menores e mais confortáveis que versões anteriores." (Weiss, 1999). Ao longo do tempo, muitas empresas começaram a desenvolver chips que poderiam ter biliões de transístores neles, sendo os elementos essenciais no mundo da computação.

O próximo feito foram os sensores que são usados. Estes sensores podem responder a mudanças em algumas variáveis de ambiente com alguma saída apropriada e precisa. Estas variáveis vão desde áudio (fala e música) a visual (luz e cor) a mecânico (botões e teclados).

1.2 Eletrónica Vestível — Diferentes tipos de Eletrónica Vestível disponíveis no mercado hoje!

Eletrónica vestível está a tornar-se mais popular dia após dia no mercado de consumo, cobrindo áreas de tech de fitness e saúde, comunicação e oferecendo inovações que só podíamos imaginar. Abaixo está uma tabela que contém uma variedade de eletrónica vestível e a tecnologia por trás delas.

• Smartwatches (Relógios Inteligentes): não é apenas sobre dizer as horas; fornece notificações para utilizadores ao conectá-lo aos seus smartphones, como chamadas, mensagens, atualizações de redes sociais, emails, etc.
• Fitness Tracker (Rastreador de Fitness): O rastreador de fitness ajuda a monitorizar a frequência cardíaca continuamente e mantém o número de passos que o utilizador dá dentro de um intervalo de tempo. Este dispositivo agora usa a informação recolhida para determinar o número de calorias queimadas pelo utilizador após exercício.
• Smart Clothing (Roupa Inteligente): numa tentativa de parecer mais na moda e altamente apresentável, dispositivos eletrónicos inteligentes são incorporados na roupa.
• Smart Jewelry (Joalharia Inteligente): hoje em dia, vemos fabricantes fazer smartwatches como joalharia para mulheres, e notificam o utilizador de chamadas, textos ou emails quando o telefone do utilizador está fora de alcance.
• Sport Watches (Relógios Desportivos): estes relógios podem ser especialmente direcionados a atletas envolvidos em desportos como corrida, natação, ciclismo, etc. estes relógios também vêm com rastreador GPS e oferecem informação sobre a taxa de velocidade do atleta, frequência cardíaca, etc.
• Eletrónica Implantável (Implantable electronics): este é outro nível de tecnologia onde há implantação cirúrgica destas eletrónicas vestíveis sob a pele humana. Pessoal clínico sugere estas eletrónicas implantáveis para implicações médicas, como rastrear níveis de insulina e contraceção.
• Head-Mounted Display (Display Montado na Cabeça): Quando usa estes dispositivos, traz-o para o mundo da realidade virtual.

O Âmbito da Tecnologia Vestível

A gama de produto e consumidor de tecnologia vestível está a ficar extremamente ampla à medida que mais indústrias, setores público e privado, estão a investir mais em inovações tecnológicas como ferramenta para melhorar o seu campo de trabalho. Alguns dos vários aspetos que foram puxados recentemente para a revolução incluem o seguinte:

• Telecomunicações
• Robótica
• Moda
• Saúde (Healthcare)
• Académico
• Entretenimento
• Agricultura
• Finanças
• Atletismo
• Consumidor
• Militar
• Retalho (Retail)

Como resultado do vasto desenvolvimento em tecnologia, especialmente nos campos de engenharia informática e elétrica, a eletrónica vestível está a tornar-se uma indústria generalizada e de rápido crescimento. Acredita-se que o valor de mercado atingirá 70 mil milhões de dólares nos próximos dez anos. Também é aparente que, à medida que a eletrónica e computação se tornam mais avançadas, as contrapartes vestíveis seguirão o mesmo fio. Há alta tendência que, a longo prazo, a indústria comece a incorporar eletrónica vestível na vida quotidiana do consumidor. Consequentemente, haverá alta necessidade de mais empresas investirem.

Principais Desafios Enfrentados no Design de PCBs para Eletrónica Vestível

Não é segredo que designs de placas de circuito inteligentes e custo-eficientes são a chave para o sucesso da eletrónica vestível. No entanto, projetar PCBs para eletrónica vestível não é tão fácil como parece. Há bastantes coisas a considerar, que podem não necessariamente aplicar-se a eletrónica padrão. Aqui trazemos alguns dos desafios enfrentados no design de PCBs para eletrónica vestível. Podem ser desafios baseados no corpo ou técnicos.

1. Tamanho e Forma

Claro, como provavelmente sabe antes que uma diferença principal entre eletrónica usual e vestível é o tamanho. De certa forma, tem de minimizar o tamanho e produzir a mesma funcionalidade ao mesmo tempo, o que não é um trabalho fácil. Também, junto com o tamanho, tem de manter a forma bem adequada para o propósito pretendido.

2. Material da Placa (Board Material)

Não espera uso significativo de materiais tradicionais na construção de PCB para eletrónica vestível; tem de usar elementos sofisticados e aparentemente subtis como tecido, malha, materiais rígido-flex. Consequentemente, isto requer um profissional ou alguém que tenha bom conhecimento dos mesmos para os operar e usar.

3. Eletrónica Vestível — Energia (Power)

Um bom número de eletrónica vestível usa células de bateria como fonte de energia. Devido ao tamanho do dispositivo eletrónico, a bateria tem de ser menor também, e o objetivo é tornar o consumo de energia o mais baixo possível, entregando a mesma eficiência simultaneamente.

4. Eletrónica Vestível — Conetividade (Connectivity)

Há um aumento aparente na procura por módulos que fornecem conetividade aumentada (como Bluetooth, infravermelhos, Wi-Fi, etc.) para dispositivos eletrónicos nas últimas décadas. E conseguir espaço para estes módulos na placa pode ser um desafio na eletrónica vestível.

5. Design de Antena

O corpo humano pode dissipar energia elétrica eficientemente, então projetar antenas para eletrónica vestível pode ser complicado em proximidade.

6. Eletrónica Vestível — Humidade (Humidity)

É outro fator vital a considerar pois o corpo humano tende a emitir nível de humidade que pode danificar a sua eletrónica vestível se não tomar medidas específicas.

Os Impactos da Eletrónica Vestível na Sociedade

Vamos ver algumas estatísticas primeiro:

• A avaliação de eletrónica vestível saltou de 6.3 milhões em 2010 para 5.1 mil milhões em 2014, e estimava-se ultrapassar 12.6 mil milhões até 2018, significando muito mais pessoas a aderir.
• O relatório diz que 71% dos americanos admitem que tecnologia vestível melhorou a sua saúde.
• Segundo Rackspace, 54% dos americanos e 46% dos britânicos dizem que tecnologia vestível aumentou a sua auto-confiança.
• Desde 2009, startups de tech vestível têm recebido até 500 milhões de investidores a ver o impacto destas eletrónicas vestíveis globalmente. (fonte: Shieber)

Um estudo foi direcionado ao último impulso para usar eletrónica vestível para melhorar e aprimorar exercício. Diferentes sensores foram anexados a um conjunto de corredores individuais. Observaram que dados obtidos e registados ao longo do tempo ajudariam corredores no estudo e melhorariam a sua capacidade de correr, pois dar-lhes-ia chance de trabalhar nas suas fraquezas ou áreas onde são fracos.

Também, em aplicações médicas, eletrónica vestível tem sido amplamente encorajada pois isto poderia ser um meio de monitorizar e gerir condições de saúde dos pacientes. O uso de smartwatch conectado a monitor cardíaco poderia ajudar o médico a ter um procedimento de monitorização constante na saúde do paciente e estar ciente de qualquer emergência premente.

Outra aplicação útil de eletrónica vestível hoje é o acesso constante e fácil a informação e tecnologia de computação. O século XXI foi globalmente chamado a era da informação, onde tem de se manter conectado ao mundo global para estar informado e conhecer as coisas à sua volta. Então ter informação na ponta dos dedos dos consumidores é o objetivo fundamental para muitas empresas de tech vestível, sejam pequenas ou grandes.

Eletrónica Vestível — Prós e Contras da Tecnologia Vestível

Prós

• Experiência mãos-livres (Hands-free experience): permite utilizadores fazer chamadas ou mensagens mantendo as mãos livres. Por exemplo, pode estar a conduzir e chamar ao mesmo tempo. E dá assistência visual também.
• Conveniência e Portabilidade: permite acesso instantâneo a informação, e utilizadores podem transportá-los com muita informação acessível.
• Maior Precisão (Greater Accuracy): No setor médico, eletrónica vestível tem sido encontrada para fornecer dados precisos sobre a saúde do paciente pois monitoriza e regista cada detalhe. Determinação mais específica de sintomas, efeitos secundários e vários outros são possíveis através do uso destes.
• Eficiência Melhorada (Improved Efficiency): Estudos mostraram que eletrónica vestível tem ajudado a aumentar eficiência de pessoal, como médico a diagnosticar paciente.
• Produtividade Melhorada (Improved Productivity): Resultante de eficiência aprimorada, ajuda eletrónica vestível a simplificar fluxos de trabalho e aumenta o nível de produtividade.
• Informação Personalizada (Personalized Information): Várias eletrónicas vestíveis ajudam a manter e fornecer informação valiosa que pode precisar a qualquer momento.
• Tomada de Decisão Melhorada (Improved decision making): também ajudam na tomada de decisão pois ajudam a produzir factos e números sobre saúde e outros aspetos da vida.

Eletrónica Vestível — Contras

• Segurança (Security): Registos eletrónicos levantam preocupações potenciais de privacidade, que podem levar a acesso não autorizado à informação armazenada.
• Fiabilidade de App (App reliability): Fiabilidade pode ser fonte de preocupação pois ainda há mais melhoria a fazer quando se trata de dispositivos eletrónicos vestíveis.
• Vida da Bateria (Battery life): Como discutido acima, este é um dos desafios mais cruciais com tecnologias vestíveis. A maioria das eletrónicas vestíveis funciona com smartphones e precisa de ser continuamente carregada para se manter viva.
• Integração de App (App integration): Obter atualização ou colocar algumas funções na eletrónica vestível pode ser processo trabalhoso e requer atenção profissional.
• Capacidade (Capacity): A capacidade de armazenamento pode ser preocupação significativa para eletrónica vestível pois pode não haver espaço suficiente para armazenar tudo o que pode precisar de uma vez.
• Distrações (Distractions): Por mais úteis que sejam na sociedade hoje, podem ser fonte de distrações para funcionários, causando interrupção na sua produtividade.

Conclusão

Eletrónica vestível está a tornar-se cada vez mais dominante na vida de consumidores quotidianos. Com o advento de mais inovações sobre eletrónica vestível, consumidores estão a conhecer como estas eletrónicas vestíveis podem afetar e melhorar as suas vidas.

Fazer design de placas de circuito impresso pode ser difícil para qualquer engenheiro de design porque as mesmas regras para regulares podem não necessariamente aplicar-se a eletrónica vestível. Então engenheiros de PCB e empresas estão cientes das dificuldades e problemas que devem ser resolvidos e a trabalhar para superar tais desafios facilmente para criar PCB adequado para diferentes propósitos no mercado.