3D 刺繍と AI の融合:スマート デバイス制御用のファブリック タッチ センサー

ノースカロライナ州立大学、ローリー、ノースカロライナ州

このセンサーは、1 つは正の電荷を持ち、もう 1 つは負の電荷をもつ 2 つの摩擦電気材料からなる糸で作られており、刺繍機を使用して従来の織物に組み込まれています。 （画像：NCSU）

ノースカロライナ州立大学の新しい研究では、3 次元刺繍技術と機械学習を組み合わせて、タッチを通じて電子デバイスを制御できる布地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への関心が高まり、衣類に新たな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」の重要性が増しています。このセンサーは衣服の生地に組み込まれており、モバイル アプリなどの電子デバイスをタッチだけで起動および制御できます。

このデバイスは、刺繍された圧力センサー自体と、そのセンサーによって収集されたデータを処理して配信するマイクロチップの 2 つの部分で構成されています。センサーは摩擦電気式です。これは、複数の層間の摩擦によって生成される電荷​​を使用してセンサー自体に電力を供給することを意味します。これは、正の電荷を帯びたものと負の電荷を帯びたものの 2 つの摩擦電気材料で構成される糸から作られており、刺繍機を使用して従来の織物生地に組み込まれています。

この研究の責任著者である Rong ying 氏は、正しくセンサーを使用するにはセンサーの 3 次元構造が重要であると述べました。

「圧力センサーは摩擦電気であるため、間に隙間のある 2 つの層が必要でした。通常は 2 次元である刺繍を使用しているため、その隙間がプロセスの難しい部分の 1 つでした。これは布地を装飾するための技術です。」と彼は言いました。 「このように三次元構造を作るのは難しいことです。スペーサーを使用することで、2 つの層の間のギャップを制御することができ、センサーの出力を制御できるようになりました。」

圧力センサーからのデータはマイクロチップに送信され、マイクロチップはその生の入力を接続されたデバイスに対する特定の命令に変換します。これをスムーズに実行するには、機械学習アルゴリズムが鍵になるとイン氏は述べています。デバイスは、さまざまな機能に割り当てられたジェスチャの違いを区別できる必要があり、布の通常の動きから生じる可能性のある意図しない入力を無視できる必要があります。

「センサーが取得するデータがあまり正確でない場合がありますが、これはあらゆる種類の理由で発生する可能性があります」とイン氏は言います。 「データは、温度や湿度などの環境要因の影響を受ける場合や、センサーが誤って何かに触れてしまうこともあります。機械学習を使用することで、そのようなものを認識するようにデバイスをトレーニングできます。

「また、機械学習により、さまざまな種類の入力を認識できるため、この非常に小さなデバイスでさまざまなタスクを実行できるようになります。」

研究者らは、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 アプリを開発することで、この入力認識を実証しました。彼らは、アプリ用に再生/一時停止、次の曲、最後の曲、音量を上げる、音量を下げる、ミュートという 6 つの機能を設計し、それぞれがセンサー上の異なるジェスチャによって制御されます。研究者は、パスワードの設定と入力、ビデオ ゲームの制御など、他のいくつかの機能にこのデバイスを使用することができました。

イン氏によると、既存の刺繍技術ではセンサーの作成に使用される材料の種類を簡単に処理できないため、このアイデアはまだ初期段階にあるという。それでも、新しいセンサーは、開発中のウェアラブル エレクトロニクス パズルのもう 1 つのピースを表しており、近い将来、関心が高まり続けることは確実です。

詳細については、Joey Pitchford までお問い合わせください。この電子メール アドレスはスパムボットから保護されています。表示するには JavaScript を有効にする必要があります。 919-602-3270 。