Az NC State University új megoldása a háromdimenziós hímzési technikákat ötvözi gépi tanulással, hogy olyan szövet alapú érzékelőt hozzon létre, melyekkel érintéssel vezérelhetővé válnak az elektronikus eszközök. A kutatása anyaga a Device folyóiratban jelent meg.
Ahogy a magunkkal hordható elektronika egyre inkább az érdeklődés középpontjába kerül, sokak szerint egyre fontosabbá válik egy hímzésalapú érzékelő vagy olyan gomb, ami képes vezérelni az elektronikus funkciókat. A ruhadarabok szövetébe integrált érzékelők érintése képes aktiválni és vezérelni az elektronikus eszközöket, például a mobilalkalmazásokat.
Chip is kerül a ruhákba
A frissen fejlesztett készülék két részből áll: ezek a hímzett nyomásérzékelő és egy mikrochip, ami feldolgozza és elosztja az érzékelő által gyűjtött adatokat. Az érzékelő „triboelektromos”, ami azt jelenti, hogy energiaellátása a rétegei közötti súrlódásból származó elektromos töltésből táplálkozik. Kétféle triboelektromos anyagú fonalat használtak az elkészítéséhez, amelyek közül az egyik pozitív, a másik negatív töltésű, és hímzőgépekkel integrálják azokat a hagyományos textilszövetekbe.
Rong Yin, a kutatás egyik szerzője azt nyilatkozta, hogy az érzékelő háromdimenziós szerkezete volt az egyik fontos kulcs a helyes megoldáshoz.
„Mivel a nyomásérzékelő triboelektromos, ezért két rétegnek kellett lennie benne, köztük egy réssel. Ennek a résnek a kialakítása volt az egyik legnehezebb része a folyamatnak, mivel hímzést használunk, ami általában kétdimenziós dekorációs technika szövetekhez. Komoly kihívást jelentett egy háromdimenziós térszerkezet ilyen módon történő elkészítése. Végül egy távtartó segítségével szabályozni tudtuk a két réteg közötti rést, ami így lehetővé teszi az érzékelő kimenetének szabályozását”, ismertette Yin.
Adatfolyam a ruhában
A nyomásérzékelő adatai a mikrochipre kerülnek, ami azért felelős, hogy ezt a nyers bemeneti adatsort speciális utasításokká alakítsa át a csatlakoztatott eszközök számára. A gépi tanulási algoritmusok kulcsfontosságúak a zökkenőmentes működéshez. Az eszköznek képesnek kell lennie arra, hogy különbséget tegyen a különböző funkciókhoz rendelt gesztusok és mozdulatok között, és hogy képes legyen figyelmen kívül hagyni a ruha mindennapi szokásos mozgásából származó, nem szándékosan keletkező beviteleket.
„Néha az érzékelő által nyert adatok nem túl pontosak, és ez sokféle okból megtörténhet”, mondta Yin. „Előfordul, hogy a hőmérséklet vagy a páratartalom befolyásolják az adatokat, vagy az érzékelő tévedésből hozzáér valamihez. A gépi tanulás segítségével megtaníthatjuk az eszközt, hogy felismerje ezeket a tényezőket. Ez a módszer lehetővé teszi, hogy ez az apró eszköz sokféle feladatot ellásson, hiszen képes különböző típusú bemeneteket is felismerni és megkülönböztetni.”
A kutatók egy egyszerű zenelejátszó mobilalkalmazás kifejlesztésével demonstrálták a bemenetfelismerést, ami Bluetooth-on keresztül csatlakozott az érzékelőhöz. Hat funkciót terveztek az alkalmazáshoz, ezek a lejátszás, szünet, következő dal, utolsó dal, hangerő növelése, hangerő csökkentése és némítása voltak. Mindegyiket az érzékelőn végzett különböző gesztusokkal vezérelték. A kutatók számos más funkció használatát is demonstrálták az eszközön, többek között a jelszavak beállítását és bevitelét, valamint a videojátékok vezérlését.
A megoldás egyelőre még a korai szakaszában van, mivel a meglévő hímzőtechnológia nem képes könnyen kezelni az érzékelő létrehozásához felhasznált anyagokat. Ennek ellenére az új érzékelő a fejlődő, ruhaként viselhető elektronikai kirakós egy újabb darabja, így a közeljövőben minden bizonnyal sokak érdeklődésére számot tarthat.
(Forrás, kép: North Carolina State University, Device (2024). DOI: 10.1016/j.device.2024.100355)
