Sensores Triboelétricos Prontos para Desempenhar um Papel em Wearables de Próxima Geração

Um grupo de engenheiros inventivos da NC State University revelou recentemente um sensor baseado em bordado triboelétrico que pode revolucionar a forma como você interage com o mundo. Esta criação é muito mais do que um controle remoto costurado ao seu suéter favorito. Os pesquisadores conseguiram criar um sistema de controle integrado ao tecido de maneira que seja imperceptível ao usuário.

Imagine aproximar-se do seu carro novo e usar sua camiseta para destrancar o veículo e ligá-lo com base em gestos das mãos. Essa tecnologia pode parecer futurista hoje, mas graças aos desenvolvimentos feitos por esses engenheiros, já é possível. Veja por que esse avanço pode ter um grande impacto em sua vida.

Eletrônicos Vestíveis

Para entender a importância do trabalho dos pesquisadores, é essencial observar o mercado de wearables e sua evolução. Desde os primeiros eletrônicos e telefones, criativos sonham com roupas impregnadas de tecnologia futurista. Pense nos membros de Star Trek dos anos 70 batendo seu comunicador no peito e falando com a ponte da nave. Mesmo hoje, o mercado está em expansão, com designs simples como carregadores de telefone integrados e alto-falantes Bluetooth se tornando cada vez mais comuns.

Fonte – ZEROi Smarthat

Potencial de Crescimento Exponencial

Hoje, o mercado é considerado um setor de rápido crescimento dentro da indústria de tecnologia. Um relatório publicado por pesquisadores da Markets and Markets revelou que o tamanho do mercado global de tecnologia vestível deve alcançar US$ 265,4 bilhões até 2026. Os dados mostraram que o mercado estava se expandindo a um CAGR (taxa de crescimento anual composta) de 18,0% e cresceu até 45% entre 2021 e 2022.

Roupas Evoluídas

Existem muitas subseções dentro do mercado de wearables. A que esses pesquisadores decidiram focar foi a indústria de têxteis inteligentes. Eles buscaram combinar têxteis com eletrônicos de forma que a integração fosse imperceptível ao usuário em termos de aparência e sensação. No entanto, o usuário poderia desfrutar de funcionalidades adicionais.

Interfaces homem-máquina baseadas em têxteis transformam partes da sua roupa em controles. Imagine deslizar o seu suéter para atender o telefone ou tocar no seu chapéu para acender uma luz. Todas essas opções e muito mais são possíveis usando sensores de tecido. Veja como os pesquisadores conseguiram tornar as roupas clicáveis.

Desafios Enfrentados pelos Engenheiros

A equipe precisou superar muitos desafios para tornar o tecido clicável. Primeiro, os métodos normais de bordar tecidos geralmente são baseados em designs 2D. Como tal, eles não eram adequados para suportar um sensor que exigia espaçamentos entre os contatos.

Sensor Triboelétrico

Para superar essa limitação, a equipe criou um novo fio. Eles descobriram que o fio condutor envolto em nano‑microfibras de poli (fluoreto de vinilideno)-trifluoroetileno (PVDF‑TrFE) e o fio de poliéster‑cobre revestido com poliuretano (PU) eram suficientes para manter os contatos do sensor separados sem alterar a sensação de flexibilidade do tecido.

Sensores Inexatos

Sensores inexatos são um grande problema para wearables. As atividades cotidianas e os requisitos de durabilidade desses dispositivos os tornam propensos a falhas e acionamentos falsos. Gestos falsos e outras comunicações equivocadas são comuns quando a integração do sensor está sempre ao alcance. Além disso, fatores ambientais podem fazer com que um sensor forneça leituras defeituosas ou contatos falsos.

Para evitar acionamentos falsos do sensor, a equipe de pesquisa decidiu espaçar as camadas carregadas de forma oposta do botão usando um espaçador. Essa abordagem ajudou a tornar a sensibilidade controlável. Também permitiu que os pesquisadores realizassem testes em diferentes distâncias de espaçamento para encontrar a configuração ideal.

Fase de Design Triboelétrico

O dispositivo é composto por sensores baseados em nanogeradores triboelétricos que consistem em duas camadas carregadas de forma oposta. Essa estrutura, combinada com o fio que eles criaram, fornece um sensor confiável e macio ao toque que mantém o conforto de um tecido normal.

Integração de IA

O sensor possui um microchip cujo único propósito é decifrar os dados de entrada do sensor. Esse microchip tem um protocolo de IA integrado que utiliza algoritmos avançados de aprendizado de máquina. Esse modelo de IA foi criado especificamente para evitar ativações falsas e leituras equivocadas de gestos. Ele permite que o dispositivo registre ações como deslizar.

O modelo de IA melhora consideravelmente o desempenho e a funcionalidade do dispositivo. Também permite que desenvolvedores programem uma variedade de instruções para diferentes gestos. Dessa forma, o dispositivo torna‑se melhor em reconhecer gestos e comandos e em descartar ativações falsas com o uso contínuo.

Benefícios do Novo Sensor de Tecido

O sensor traz uma série de benefícios que o tornam uma opção ideal para uso em wearables e outros cenários de aplicação. A capacidade de transformar roupas em um controlador abre possibilidades infinitas em termos de moda, interação com dispositivos cotidianos e muito mais. Também abre portas para maior integração em ambientes de cidades inteligentes.

Imagine suas roupas comunicando‑se com o mundo ao seu redor. Essa tecnologia poderia tornar possível, um dia, mudar de canal ao pressionar o sofá ou tocar sua música favorita ao tocar a aba do chapéu. Também poderia permitir que médicos fossem mais responsivos ou que soldados mantivessem contato com outros. Os benefícios dessa tecnologia continuam a se destacar.

Miniaturização

Esses sensores são minúsculos e podem ajudar a avançar em múltiplos setores, como robótica, aeroespacial e exploração marinha. A natureza leve e flexível desses dispositivos os torna ideais também para uso em robôs não conformes. Robôs não conformes são robôs que não possuem uma estrutura rígida. Eles são úteis quando se precisa de um robô que possa se ajustar para passar por fissuras e fendas.

Energia Triboelétrica

Um dos principais benefícios do sensor triboelétrico é que ele se auto‑carrega. Sensores triboelétricos são conhecidos por seus designs simplistas e sensibilidade, tornando‑os ideais para esse uso. Esses sensores utilizam carga estática durante o movimento entre as camadas para permanecerem alimentados. Dessa forma, nunca precisam ser recarregados.

Uso Versátil

A versatilidade desse novo layout de sensor não pode ser ignorada. A consistência adicional e a capacidade de reconhecer diferentes tipos de entradas tornam o projeto um grande sucesso. Além disso, as opções de personalização colocam a criação dos pesquisadores em uma classe própria.

Engenheiros da NC State University

A equipe por trás do projeto foi composta por Yu Chen, Yali Ling, Yiduo Yang, Zihao Wang, Yang Liu, Wei Gao, Bao Yang, Xiaoming Tao e Rong Yin. A pesquisa, desenvolvimento e testes foram realizados na NC State University. Agora, a equipe busca aprofundar sua pesquisa em sensores têxteis baseados em triboeletricidade e impulsionar a adoção de wearables.

Fase de Testes

Os testes do projeto demonstraram a flexibilidade e o potencial do desenvolvimento. Para testar o projeto, os pesquisadores criaram um player de música personalizado que aceitava entradas BT. O player foi projetado especificamente para aceitar funções centrais fixas que estavam conectadas a gestos correlacionados no sensor.

Os engenheiros conseguiram reproduzir, pausar, pular faixas e ajustar o volume usando o sensor. Os resultados provaram que o conceito era viável. Além disso, gerou resultados melhores do que o esperado. Os engenheiros puderam usar o dispositivo para jogar e até inserir senhas quando necessário. Agora, o interesse nesta pesquisa aumentou devido às suas potenciais aplicações.

Aplicações Potenciais

Existem muitas aplicações para essa tecnologia. Sensores têxteis podem reduzir peso, melhorar a capacidade de resposta e fornecer feedback valioso de sensores quando necessário. Consequentemente, o conceito de ter controladores vestíveis tem o potencial de revolucionar diversas indústrias.

Saúde

A saúde é um dos setores que poderia usar essa tecnologia para oferecer um serviço melhor. Muitos pacientes precisam usar equipamentos de monitoramento e ter algum tipo de mecanismo de alerta ao seu lado. A introdução de sensores baseados em têxteis poderia permitir que esses indivíduos naveguem seu dia com mais liberdade.

Além disso, esses sistemas podem ser usados por profissionais médicos. Alguns sistemas podem solicitar determinados itens ou gerar alertas quando necessário. Pacientes poderiam usar aventais que fornecem estatísticas vitais sobre sua saúde ou movimento. Ademais, quando combinada com sensores RF e IoT e outras opções, essa tecnologia abre portas para um novo nível de capacidades de monitoramento de pacientes.

Esportes

A indústria esportiva é outro mercado que poderia usar essa tecnologia para melhorar suas ofertas. Já há uma integração constante de sensores em grandes ligas esportivas para aprimorar as decisões dos árbitros e outros aspectos vitais do jogo. Agora, esses sensores leves podem possibilitar capacidades aprimoradas de monitoramento de atletas.

Moda

A indústria da moda há muito tempo está na vanguarda da tecnologia vestível. Muitas tentativas de criar wearables úteis falharam simplesmente porque não eram fashionáveis ou confortáveis. A introdução de sensores têxteis alimentados por triboeletricidade muda o jogo e permite que designers integrem tecnologia de forma fluida em suas criações.

Militar

Aplicações militares para essa tecnologia continuam a surgir. Já há discussões sobre usar a tecnologia para adicionar controles de drones aos uniformes dos soldados, juntamente com uma infinidade de outros sensores. O soldado do futuro pesará menos, mas será capaz de realizar muitas vezes mais do que seu predecessor.

Os militares também poderiam usar essa tecnologia para sistemas de verificação, como senhas e verificação de identidade. Você poderia ver soldados caminhando até um portão e um sensor exibindo sua identidade, que eles verificariam ao tocar um sensor em seu uniforme. Eles ainda poderiam adicionar informações adicionais ou navegar em um menu complexo usando apenas suas roupas.

Empresas que Poderiam se Beneficiar com esta Tecnologia

O mercado de wearables continua a aquecer. Você provavelmente conhece os principais concorrentes, como Apple (AAPL ), Microsoft (MSFT ) e Fitbit. Essas empresas há muito tempo oferecem tecnologia vestível na forma de relógios ou outros dispositivos com sensores para monitorar aspectos da sua saúde. Aqui estão algumas outras empresas que estão se movimentando no mercado de wearables.

Augmedix

A Augmedix é um provedor de cuidados impulsionado por IA. A empresa integra tecnologia vestível para ajudar motoristas de ambulância a se conectar com outras reações de saúde quando necessário. O dispositivo conecta todos os profissionais à clínica quando preciso.

A Augmedix foi fundada em 2022 para ajudar a aliviar ineficiências no setor de saúde e impulsionar processos de cuidados melhores. A rede atualmente oferece um espectro de dispositivos úteis, incluindo a digitalização de conversas naturais entre clínico e paciente. Essa abordagem permite que essas conversas sejam adicionadas em tempo real como dados médicos úteis.

UA HealthBox

UA HealthBox é um aplicativo de monitoramento de fitness projetado para ajudar os usuários a medir seu progresso e bem‑estar. O programa conta com o apoio do fabricante de smartphones HTC, que já foi líder no mercado. A empresa aproveitou seus muitos anos de desenvolvimento de processadores e focou na criação de wearables poderosos com sucesso.

O Futuro dos Wearables é Promissor

Os avanços na tecnologia vestível estão chegando rapidamente. Já, dispositivos alimentados por energia solar e auto‑alimentados estão prontos para entrar no mercado em massa. Essas opções sustentáveis integrarão soluções de IA para proporcionar um novo nível de interatividade com seu ambiente digital. Além disso, essa tecnologia pode se combinar com AR e VR para criar uma fusão perfeita entre os mundos digital e real.

IA Descentralizada é o Futuro dos Wearables

Sistemas de IA, como outras aplicações Web2, começaram a migrar para formatos Web3. Esses novos ecossistemas de IA descentralizada podem coletar mais dados de nós da rede em tempo real. Como tal, eles são mais adequados para ajudar a criar grandes modelos para wearables no futuro.

É uma coisa quando seu wearable de IA ajuda a monitorar sua saúde. É outra história quando ele usa dados de todos os outros usuários para reconhecer padrões de saúde em regiões e outras estatísticas cruciais que ajudariam a identificar riscos mais cedo. O melhor de tudo é que esses dispositivos estão cada vez mais sendo criados para serem auto‑alimentados, tornando‑os uma alternativa sustentável.

O Sensor Triboelétrico Marca um Marco na Tecnologia Wearables

Até recentemente, a maioria dos wearables eram relógios, anéis ou outros itens que podiam suportar uma placa de processamento rígida e grande ou um controlador. Graças à criatividade e engenhosidade desses engenheiros da NC State University, suas roupas podem se tornar muito mais úteis no futuro. No mínimo, os wearables de próxima geração melhorarão suas interações e abrirão caminho para uma revolução de moda/tecnologia.

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