3D刺繍×AI：スマートデバイス制御用ファブリックタッチセンサー

ノースカロライナ州立大学、ローリー、NC

センサーは、正の電荷を持つ材料と負の電荷を持つ材料の2つの摩擦帯電材料からなる糸で構成され、刺繍機を使用して従来のテキスタイル生地に統合されました。（画像：NCSU）

NC州立大学の新しい研究は、三次元刺繍技術と機械学習を組み合わせ、タッチで電子デバイスを制御できるファブリックベースのセンサーを作成しました。

ウェアラブルエレクトロニクス分野がより注目を集め、衣服に新機能が追加されるにつれ、それらの機能を制御できる刺繍ベースのセンサーまたは「ボタン」がますます重要になっています。衣服の生地に統合されたセンサーは、タッチのみでモバイルアプリなどの電子デバイスをアクティブ化し制御できます。

デバイスは2つの部分で構成されます：刺繍圧力センサー自体と、そのセンサーが収集したデータを処理・分配するマイクロチップ。センサーは摩擦帯電式で、複数層間の摩擦から生成される電荷を使用して自己給電します。正の電荷を持つ材料と負の電荷を持つ材料の2つの摩擦帯電材料からなる糸で作られ、刺繍機を使用して従来のテキスタイル生地に統合されました。

研究の責任著者Rong Yinは、センサーの三次元構造を正しく作ることが重要だったと述べています。

「圧力センサーが摩擦帯電式であるため、間に隙間を持つ2層構造が必要でした。その隙間は、刺繍が通常二次元であるため、プロセスで難しい部分の一つでした。これは生地を装飾する技術です」と彼は言います。「三次元構造を作るのは挑戦的です。スペーサーを使用することで、2層間の隙間を制御でき、それによりセンサー出力を制御できました。」

圧力センサーからのデータはマイクロチップに送られ、接続デバイスへの具体的な指示に生の入力を変換する役割を果たします。機械学習アルゴリズムがこれをスムーズに動作させる鍵だとYinは言います。デバイスは、異なる機能に割り当てられたジェスチャーの違いを見分け、また生地の通常の動きから生じる意図しない入力を無視する必要があります。

「センサーが取得するデータがあまり正確でないことがあり、これはあらゆる理由で起こり得ます」とYinは言います。「環境要因（温度や湿度）の影響を受けたり、センサーが誤って何かに触れたりすることがあります。機械学習を使用することで、デバイスがそれらを認識するよう訓練できます。」

「機械学習により、この非常に小さなデバイスが多くの異なるタスクを達成できるようになります。なぜなら、さまざまな種類の入力を認識できるからです。」

研究者たちは、Bluetooth経由でセンサーに接続したシンプルな音楽再生モバイルアプリを開発し、この入力認識を実証しました。アプリ用に6機能を設計：再生/一時停止、次の曲、前の曲、音量アップ、音量ダウン、ミュート、それぞれセンサー上の異なるジェスチャーで制御。研究者たちはパスワード設定・入力やビデオゲーム制御など、他のいくつかの機能でもデバイスを使用できました。

既存の刺繍技術がセンサー作成に使用される材料タイプを容易に扱えないため、アイデアはまだ初期段階だとYinは言います。それでも、この新しいセンサーは発展中のウェアラブルエレクトロニクスパズルのもう一つのピースであり、近い将来確実にさらなる関心を集め続けるでしょう。

詳細については、Joey Pitchfordまでお問い合わせください：このメールアドレスはスパムボットから保護されています。表示にはJavaScriptが必要です。；919-602-3270。