Sensor Triboelektrik Siap Memainkan Peran dalam Wearable Generasi Berikutnya

Sekelompok insinyur inovatif dari NC State University baru-baru ini memperkenalkan sensor berbasis bordir triboelektrik sensor yang dapat merevolusi cara Anda berinteraksi dengan dunia. Kreasi ini jauh lebih dari sekadar remote yang dijahit ke sweater favorit Anda. Para peneliti berhasil membuat sistem kontrol yang mulus tertenun dalam kain sehingga tidak terasa oleh pemakainya.

Bayangkan Anda mendekati mobil baru Anda dan menggunakan kaos untuk membuka kunci kendaraan serta menyalakannya dengan gerakan tangan. Teknologi ini mungkin terdengar futuristik saat ini, tetapi berkat perkembangan yang dibuat oleh para insinyur ini, hal itu sudah memungkinkan. Berikut mengapa pengembangan ini dapat memberikan dampak besar pada hidup Anda.

Elektronik Wearable

Untuk memahami pentingnya pekerjaan para peneliti, penting melihat pasar wearable dan evolusinya. Sejak elektronik dan ponsel pertama, para kreatif bermimpi tentang pakaian yang dipadukan dengan teknologi futuristik. Bayangkan anggota Star Trek tahun 70-an menekan komunikator di dada mereka dan berbicara dengan jembatan kapal. Bahkan hari ini, pasar terus berkembang, dengan desain sederhana seperti charger ponsel terintegrasi dan speaker Bluetooth menjadi lebih umum.

Sumber – ZEROi Smarthat

Potensi Pertumbuhan Eksponensial

Hari ini, pasar dianggap sebagai sektor yang tumbuh cepat dalam industri teknologi. Laporan yang dipublikasikan oleh peneliti dari Markets and Markets mengungkapkan ukuran pasar teknologi wearable global diproyeksikan mencapai $265,4 miliar pada 2026. Data menunjukkan bahwa pasar berkembang dengan CAGR (tingkat pertumbuhan tahunan majemuk) sebesar 18,0% dan telah tumbuh secepat 45% selama 2021 – 2022.

Pakaian yang Berevolusi

Ada banyak subseksi dalam pasar wearable. Subsek yang dipilih para peneliti ini adalah industri tekstil pintar. Mereka berusaha menggabungkan tekstil dengan elektronik sehingga integrasinya tidak terlihat oleh pemakai baik dari segi tampilan maupun rasa. Namun, pemakai dapat menikmati fungsionalitas tambahan.

Antarmuka manusia-mesin berbasis tekstil mengubah bagian pakaian Anda menjadi kontrol. Bayangkan menggesek sweater untuk menjawab panggilan atau menyentuh topi untuk menyalakan lampu. Semua opsi ini dan lebih banyak lagi dimungkinkan dengan sensor kain. Berikut cara peneliti berhasil membuat pakaian yang dapat diklik.

Tantangan yang Dihadapi Insinyur

Tim harus mengatasi banyak tantangan untuk membuat kain dapat diklik. Salah satunya, metode bordir tradisional biasanya berbasis desain 2D. Oleh karena itu, metode tersebut tidak mendukung sensor yang memerlukan celah antara kontak.

Sensor Triboelektrik

Untuk mengatasi keterbatasan ini, tim menciptakan benang baru. Tim menemukan bahwa benang konduktif yang dibungkus nano-mikrofiber poli(viniliden fluorida)-trifluoroetilena (PVDF-TrFE) dan benang poliester-tembaga yang dilapisi poliuretan (PU) cukup kuat untuk menjaga kontak sensor terpisah tanpa mengubah rasa fleksibilitas kain.

Sensor Tidak Akurat

Sensor yang tidak akurat merupakan masalah utama bagi wearable. Aktivitas sehari-hari dan persyaratan daya tahan perangkat ini membuatnya rentan terhadap kegagalan dan pemicu palsu. Gerakan palsu dan miskomunikasi lainnya umum terjadi ketika integrasi sensor selalu berada dalam jangkauan. Selain itu, faktor lingkungan dapat menyebabkan sensor memberikan pembacaan yang salah atau kontak palsu.

Untuk mencegah pemicu sensor palsu, tim penelitian memutuskan untuk memisahkan lapisan bermuatan berlawanan pada tombol dengan spacer. Pendekatan ini membantu membuat sensitivitas dapat dikendalikan. Ini juga memungkinkan peneliti melakukan pengujian pada jarak celah yang berbeda untuk menemukan susunan optimal.

Tahap Desain Triboelektrik

Perangkat terdiri dari sensor berbasis nanogenerator triboelektrik yang memiliki dua lapisan bermuatan berlawanan. Struktur ini, dikombinasikan dengan benang yang mereka ciptakan, menghasilkan sensor yang dapat diandalkan dan lembut saat disentuh serta tetap mempertahankan kenyamanan kain biasa.

Integrasi AI

Sensor dilengkapi dengan mikrochip yang tujuan utamanya adalah menguraikan data masukan dari sensor. Mikrochip ini memiliki protokol AI terintegrasi yang memanfaatkan algoritma pembelajaran mesin canggih. Model AI ini dibuat khusus untuk mencegah aktivasi palsu dan kesalahan pembacaan gerakan. Ia memungkinkan perangkat mencatat aksi seperti menggesek.

Model AI meningkatkan kinerja dan fungsionalitas perangkat secara signifikan. Ia juga memungkinkan pengembang memprogram berbagai instruksi berdasarkan beragam gerakan. Dengan demikian, perangkat menjadi lebih baik dalam mengenali gerakan dan perintah serta mengabaikan aktivasi palsu seiring penggunaan.

Manfaat Sensor Kain Baru

Sensor memperkenalkan serangkaian manfaat yang menjadikannya pilihan ideal untuk wearable dan skenario penggunaan lainnya. Kemampuan mengubah pakaian menjadi kontrol membuka tak terbatasnya opsi dalam hal fashion, interaksi dengan perangkat sehari-hari, dan banyak lagi. Ini juga membuka pintu bagi integrasi lebih lanjut ke dalam lingkungan kota pintar.

Bayangkan pakaian Anda berkomunikasi dengan dunia di sekitar Anda. Teknologi ini dapat memungkinkan suatu hari Anda mengubah saluran dengan menekan sofa atau memutar lagu favorit dengan mengetuk pinggiran topi. Ini juga dapat memungkinkan dokter menjadi lebih responsif atau prajurit tetap berhubungan dengan orang lain. Manfaat teknologi ini terus menonjol.

Miniaturisasi

Sensor ini sangat kecil dan dapat membantu memajukan berbagai sektor seperti robotika, dirgantara, dan eksplorasi laut. Sifat ringan dan fleksibel perangkat ini menjadikannya ideal untuk digunakan pada robot non-konvensional juga. Robot non-konvensional adalah robot yang tidak memiliki struktur kaku. Mereka berguna ketika Anda membutuhkan robot yang dapat menyesuaikan diri untuk melewati celah dan retakan.

Daya Triboelektrik

Salah satu manfaat utama sensor triboelektrik adalah kemampuan mengisi daya sendiri. Sensor triboelektrik dikenal dengan desain sederhana dan sensitivitasnya, menjadikannya ideal untuk penggunaan ini. Sensor ini menggunakan muatan statis selama pergerakan antar lapisan untuk tetap berdaya. Dengan demikian, mereka tidak pernah perlu diisi ulang.

Penggunaan Serbaguna

Keberagaman tata letak sensor baru ini tidak dapat diabaikan. Konsistensi tambahan dan kemampuan mengenali berbagai jenis masukan membuat proyek ini sangat sukses. Selain itu, opsi kustomisasi menempatkan kreasi peneliti dalam kelas tersendiri.

Insinyur NC State University

Tim di balik proyek ini terdiri dari Yu Chen, Yali Ling, Yiduo Yang, Zihao Wang, Yang Liu, Wei Gao, Bao Yang, Xiaoming Tao, dan Rong Yin. Penelitian, pengembangan, dan pengujian dilakukan di NC State University. Sekarang, tim berencana melanjutkan penelitian sensor tekstil berbasis triboelektrik dan mendorong adopsi wearable ke depan.

Fase Pengujian

Pengujian proyek menunjukkan fleksibilitas dan potensi pengembangan. Untuk menguji proyek, para peneliti membuat pemutar musik khusus yang menerima masukan BT. Pemutar dirancang khusus untuk menerima fungsi inti tetap yang terhubung dengan gerakan yang sesuai pada sensor.

Para insinyur dapat memutar, menjeda, melewati trek, dan mengatur volume menggunakan sensor. Hasilnya membuktikan konsep tersebut layak. Selain itu, hasilnya lebih baik dari yang diharapkan. Insinyur dapat menggunakan perangkat untuk bermain game dan bahkan memasukkan kata sandi saat diperlukan. Sekarang, minat terhadap penelitian ini meningkat karena potensi aplikasinya.

Aplikasi Potensial

Ada banyak aplikasi untuk teknologi ini. Sensor tekstil dapat mengurangi berat, meningkatkan responsivitas, dan memberikan umpan balik sensor yang berharga saat diperlukan. Akibatnya, konsep kontroler wearable berpotensi merevolusi banyak industri.

Kesehatan

Kesehatan adalah salah satu sektor yang dapat memanfaatkan teknologi ini untuk memberikan layanan yang lebih baik. Banyak pasien harus memakai peralatan pemantauan dan membutuhkan mekanisme peringatan di sisi mereka. Pengenalan sensor berbasis tekstil dapat memungkinkan individu ini menavigasi hari mereka dengan lebih bebas.

Selain itu, sistem ini dapat digunakan oleh profesional medis. Beberapa sistem dapat meminta item tertentu atau memberikan peringatan saat diperlukan. Pasien dapat memakai gaun yang menyediakan statistik vital tentang kesehatan atau gerakan mereka. Selain itu, ketika digabungkan dengan sensor RF dan IoT serta opsi lainnya, teknologi ini membuka pintu ke tingkat baru kemampuan pemantauan pasien.

Olahraga

Industri olahraga adalah pasar lain yang dapat memanfaatkan teknologi ini untuk meningkatkan penawarannya. Sudah ada integrasi sensor yang stabil dalam liga olahraga besar untuk meningkatkan keputusan wasit dan aspek penting lain dalam permainan. Sekarang, sensor ringan ini dapat memungkinkan kemampuan pemantauan atlet yang lebih baik.

Fashion

Industri fashion telah lama berada di garis depan teknologi wearable. Banyak upaya menciptakan wearable yang berguna gagal karena tidak fashionable atau tidak nyaman. Pengenalan sensor tekstil yang ditenagai triboelektrik mengubah permainan dan memungkinkan desainer mengintegrasikan teknologi secara mulus ke dalam kreasi mereka.

Militer

Aplikasi militer untuk teknologi ini terus muncul. Sudah ada diskusi tentang penggunaan teknologi untuk menambahkan kontrol drone ke seragam prajurit bersama banyak sensor lainnya. Prajurit masa depan akan lebih ringan namun mampu melakukan jauh lebih banyak dibandingkan pendahulunya.

Militer dapat menggunakan teknologi ini untuk sistem verifikasi seperti kata sandi dan verifikasi identitas juga. Anda dapat melihat prajurit berjalan ke gerbang dan sensor menampilkan ID mereka serta mereka memverifikasinya dengan mengetuk sensor pada seragam. Mereka bahkan dapat menambahkan informasi tambahan atau menavigasi menu kompleks hanya dengan pakaian mereka.

Perusahaan yang Dapat Mengambil Manfaat dari Teknologi Ini

Pasar wearable terus memanas. Anda mungkin sudah mengetahui pesaing utama seperti Apple (AAPL ), Microsoft (MSFT ), dan Fitbit. Perusahaan-perusahaan ini telah lama menawarkan teknologi wearable dalam bentuk jam atau item lain dengan sensor untuk memantau aspek kesehatan Anda. Berikut beberapa perusahaan lain yang bergerak di pasar wearable.

Augmedix

Augmedix adalah penyedia perawatan berbasis AI. Perusahaan mengintegrasikan teknologi wearable untuk membantu pengemudi ambulans terhubung dengan reaksi layanan kesehatan lainnya ketika diperlukan. Perangkat menghubungkan semua profesional dengan klinik saat dibutuhkan.

Augmedix didirikan pada 2022 untuk membantu mengurangi ketidakefisienan di sektor kesehatan dan mendorong proses perawatan yang lebih baik. Jaringan ini saat ini menawarkan spektrum perangkat berguna termasuk digitalisasi percakapan alami antara klinisi dan pasien. Pendekatan ini memungkinkan percakapan tersebut ditambahkan secara real-time sebagai data medis yang berguna.

UA HealthBox

UA HealthBox adalah aplikasi pemantauan kebugaran yang dirancang untuk membantu pengguna mengukur kemajuan dan kesejahteraan mereka. Program ini didukung oleh produsen smartphone legendaris HTC. Perusahaan memanfaatkan bertahun-tahun pengembangan prosesnya dan memfokuskan pada pembuatan wearable yang kuat dengan keberhasilan.

Masa Depan Wearable Cerah

Kemajuan dalam teknologi wearable datang dengan cepat. Sudah ada solar-powered dan item wearable yang mengisi daya sendiri siap memasuki pasar secara massal. Opsi berkelanjutan ini akan mengintegrasikan solusi AI untuk memberikan tingkat interaktivitas baru dengan lingkungan digital Anda. Selain itu, teknologi ini dapat digabungkan dengan AR dan VR untuk menciptakan perpaduan mulus antara dunia digital dan nyata.

AI Terdesentralisasi adalah Masa Depan Wearable

Sistem AI, seperti aplikasi Web2 lainnya, telah mulai bermigrasi ke format Web3. Ekosistem AI terdesentralisasi baru ini dapat mengumpulkan lebih banyak data dari node jaringan secara real-time. Oleh karena itu, mereka lebih cocok untuk membantu menciptakan model besar bagi wearable di masa depan.

Satu hal ketika wearable AI Anda membantu memantau kesehatan Anda. Hal lain ketika ia menggunakan data dari semua pengguna lain untuk mengenali pola kesehatan di wilayah dan statistik penting lainnya yang dapat membantu mengidentifikasi risiko lebih awal. Yang terbaik, perangkat ini semakin banyak dibuat untuk mengisi daya sendiri, menjadikannya alternatif berkelanjutan.

Sensor Triboelektrik Menandai Tonggak Sejarah dalam Teknologi Wearable

Sampai baru-baru ini, kebanyakan wearable berupa jam, cincin, atau item lain yang dapat menampung papan pemrosesan atau kontroler yang besar dan kaku. Berkat kreativitas dan kecerdikan insinyur NC State University ini, pakaian Anda mungkin menjadi jauh lebih berguna di masa depan. Setidaknya, wearable generasi berikutnya akan meningkatkan interaksi Anda dan membuka pintu bagi revolusi fashion/teknologi.

Pelajari Teknologi Keren Lainnya Now