Bordado 3D e IA: Sensores táctiles de tela para control de dispositivos inteligentes

Universidad Estatal de Carolina del Norte, Raleigh, NC

El sensor está hecho de hilados que consisten en dos materiales triboeléctricos, uno con carga eléctrica positiva y el otro con carga negativa, que se integraron en telas textiles convencionales usando máquinas de bordar. (Imagen: NCSU)

Un nuevo estudio de la Universidad NC State combina técnicas de bordado tridimensional con aprendizaje automático para crear un sensor basado en tela que puede controlar dispositivos electrónicos a través del tacto.

A medida que el campo de la electrónica wearable gana más interés y se añaden nuevas funciones a la ropa, un sensor o "botón" basado en bordado capaz de controlar esas funciones se vuelve cada vez más importante. Integrado en la tela de una prenda, el sensor puede activar y controlar dispositivos electrónicos como aplicaciones móviles completamente por tacto.

El dispositivo se compone de dos partes: el sensor de presión bordado en sí y un microchip que procesa y distribuye los datos recopilados por ese sensor. El sensor es triboeléctrico, lo que significa que se auto-alimenta usando la carga eléctrica generada por la fricción entre sus múltiples capas. Está hecho de hilados que consisten en dos materiales triboeléctricos, uno con carga eléctrica positiva y el otro con carga negativa, que se integraron en telas textiles convencionales usando máquinas de bordar.

Rong Yin, autor correspondiente del estudio, dijo que la estructura tridimensional del sensor era importante de lograr correctamente.

"Como el sensor de presión es triboeléctrico, necesitaba tener dos capas con un espacio entre ellas. Ese espacio era una de las partes difíciles en el proceso, porque estamos usando bordado que suele ser bidimensional. Es una técnica para decorar tela", dijo. "Es desafiante hacer una estructura tridimensional de esa manera. Al usar un espaciador, pudimos controlar el espacio entre las dos capas lo que nos permite controlar la salida del sensor."

Los datos del sensor de presión se envían luego al microchip, que es responsable de convertir esa entrada cruda en instrucciones específicas para cualquier dispositivo conectado. Los algoritmos de aprendizaje automático son clave para que esto funcione sin problemas, dijo Yin. El dispositivo necesita poder distinguir entre gestos asignados a diferentes funciones, así como descartar cualquier entrada no intencional que pueda provenir del movimiento normal de la tela.

"A veces los datos que adquiere el sensor no son muy precisos, y esto puede pasar por todo tipo de razones", dijo Yin. "A veces los datos se ven afectados por factores ambientales como temperatura o humedad, o el sensor toca algo por error. Al usar aprendizaje automático, podemos entrenar el dispositivo para reconocer ese tipo de cosas.

"El aprendizaje automático también permite que este dispositivo tan pequeño logre muchas tareas diferentes, porque puede reconocer diferentes tipos de entradas."

Los investigadores demostraron este reconocimiento de entrada desarrollando una simple aplicación móvil de reproducción de música que se conectaba al sensor vía Bluetooth. Diseñaron seis funciones para la app: reproducir/pausar, siguiente canción, canción anterior, volumen arriba, volumen abajo y silenciar, cada una controlada por un gesto diferente en el sensor. Los investigadores pudieron usar el dispositivo para varias otras funciones, incluyendo establecer e ingresar contraseñas y controlar videojuegos.

La idea aún está en sus primeras etapas, dijo Yin, ya que la tecnología de bordado existente no es capaz de manejar fácilmente los tipos de materiales usados en la creación del sensor. Aún así, el nuevo sensor representa otra pieza del rompecabezas de la electrónica wearable en desarrollo, que seguramente seguirá ganando interés en el futuro próximo.

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