Cảm biến điện ma sát được thiết lập để đóng vai trò trong thiết bị đeo thế hệ tiếp theo

Một nhóm kỹ sư sáng tạo từ Đại học bang NC gần đây đã công bố một thiết bị thêu dựa trên điện ma sát. cảm biến điều đó có thể cách mạng hóa cách bạn tương tác với thế giới. Sáng tạo này không chỉ là một chiếc điều khiển từ xa được khâu vào chiếc áo len yêu thích của bạn. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng tạo ra một hệ thống điều khiển liền mạch được dệt vào vải theo cách khiến người mặc không thể nhận ra.

Hãy tưởng tượng bạn bước tới chiếc ô tô mới của mình và sử dụng áo phông để mở khóa xe và khởi động xe dựa trên cử chỉ tay. Công nghệ này ngày nay nghe có vẻ tương lai, nhưng nhờ sự phát triển của các kỹ sư này, điều đó đã trở thành hiện thực. Đây là lý do tại sao sự phát triển này có thể có tác động lớn đến cuộc sống của bạn.

Thiết bị điện tử đeo được

Để hiểu tầm quan trọng của công việc của các nhà nghiên cứu, điều quan trọng là phải xem xét thị trường thiết bị đeo và sự phát triển của nó. Kể từ khi có những thiết bị điện tử và điện thoại đầu tiên, các nhà sáng tạo đã mơ về những bộ quần áo mang công nghệ tương lai. Hãy nghĩ đến những thành viên Star Trek của thập niên 70 đang gõ nhẹ vào thiết bị liên lạc trên ngực và nói chuyện với cầu tàu. Thậm chí ngày nay, thị trường vẫn phát triển mạnh, với những thiết kế đơn giản như bộ sạc điện thoại tích hợp và loa Bluetooth ngày càng trở nên phổ biến hơn.

Nguồn – ZEROi Smarthat

Tiềm năng tăng trưởng theo cấp số nhân

Ngày nay, thị trường được coi là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng trong ngành công nghệ. Một báo cáo được công bố bởi các nhà nghiên cứu từ Markets and Markets tiết lộ quy mô thị trường công nghệ thiết bị đeo toàn cầu dự kiến ​​​​sẽ đạt 265.4 tỷ USD vào năm 2026. Dữ liệu cho thấy thị trường đang mở rộng với tốc độ CAGR (tốc độ tăng trưởng kép hàng năm) là 18.0% và đã tăng trưởng nhanh chóng là 45% trong giai đoạn 2021 – 2022.

Quần áo tiến hóa

Có rất nhiều phần phụ trong thị trường thiết bị đeo. Lĩnh vực mà các nhà nghiên cứu này quyết định tập trung vào là ngành Dệt may thông minh. Họ đã tìm cách kết hợp hàng dệt may với thiết bị điện tử theo cách khiến người mặc không thể nhận ra sự tích hợp này về mặt hình thức và cảm nhận. Tuy nhiên, người đeo có thể tận hưởng các chức năng bổ sung.

Giao diện người-máy dựa trên ngành dệt biến đổi các bộ phận trên quần áo của bạn thành bộ điều khiển. Hãy tưởng tượng bạn vuốt áo len để trả lời điện thoại hoặc chạm vào mũ để bật đèn. Tất cả các tùy chọn này và nhiều tùy chọn khác đều có thể thực hiện được bằng cách sử dụng cảm biến vải. Đây là cách các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc làm cho quần áo có thể nhấp vào được.

Những thách thức mà kỹ sư phải đối mặt

Nhóm đã phải vượt qua nhiều thử thách để tạo ra loại vải có thể bấm được. Thứ nhất, các phương pháp thêu vải thông thường thường dựa trên thiết kế 2d. Do đó, chúng không có lợi cho việc hỗ trợ cảm biến yêu cầu khoảng cách giữa các điểm tiếp xúc.

Cảm biến điện áp

Để khắc phục hạn chế này, nhóm đã tạo ra một loại sợi mới. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sợi dẫn điện bọc sợi nano polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE) và sợi đồng polyester phủ polyurethane (PU) được giữ đủ để giữ cho các điểm tiếp xúc cảm biến tách biệt mà không làm thay đổi cảm giác mềm dẻo của vải.

Cảm biến không chính xác

Cảm biến không chính xác là một vấn đề lớn đối với thiết bị đeo. Các hoạt động hàng ngày và yêu cầu về độ bền của các thiết bị này khiến chúng dễ bị hỏng hóc và kích hoạt sai. Những cử chỉ sai trái và những thông tin sai lệch khác thường xảy ra khi việc tích hợp cảm biến luôn trong tầm tay. Ngoài ra, các yếu tố môi trường có thể khiến cảm biến cung cấp kết quả đọc bị lỗi hoặc tiếp xúc sai.

Để ngăn chặn việc kích hoạt cảm biến sai, nhóm nghiên cứu đã quyết định tạo khe hở cho các lớp tích điện trái dấu của nút bằng một miếng đệm. Cách tiếp cận này đã giúp kiểm soát được độ nhạy. Nó cũng cho phép các nhà nghiên cứu tiến hành thử nghiệm ở các khoảng cách khác nhau để xem cách sắp xếp tối ưu.

Giai đoạn thiết kế điện áp

Thiết bị này được tạo thành từ các cảm biến dựa trên máy phát điện nano điện ma sát bao gồm hai lớp tích điện trái dấu. Cấu trúc này, kết hợp với sợi mà họ tạo ra, mang lại cảm biến đáng tin cậy và mềm mại khi chạm vào, vẫn giữ được cảm giác thoải mái như vải thông thường.

Tích hợp AI

Cảm biến có một vi mạch với mục đích duy nhất là giải mã dữ liệu đầu vào từ cảm biến. Vi mạch này có giao thức AI tích hợp tận dụng các thuật toán học máy tiên tiến. Mô hình AI này được tạo ra đặc biệt để ngăn chặn việc kích hoạt sai và đọc sai cử chỉ. Nó cho phép thiết bị đăng ký các hành động như vuốt.

Mô hình AI cải thiện đáng kể hiệu suất và chức năng của thiết bị. Nó cũng cho phép các nhà phát triển lập trình một loạt các hướng dẫn qua nhiều cử chỉ khác nhau. Do đó, thiết bị trở nên tốt hơn trong việc nhận dạng cử chỉ và lệnh cũng như loại bỏ các kích hoạt sai khi sử dụng nhiều hơn.

Lợi ích của cảm biến vải mới

Cảm biến mang đến nhiều lợi ích khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng để sử dụng trong thiết bị đeo và các tình huống sử dụng khác. Khả năng biến quần áo thành bộ điều khiển sẽ mở ra vô số lựa chọn về thời trang, tương tác với các thiết bị hàng ngày và hơn thế nữa. Nó cũng mở ra cơ hội tích hợp nhiều hơn vào môi trường thành phố thông minh.

Hãy tưởng tượng quần áo của bạn giao tiếp với thế giới xung quanh bạn. Công nghệ này có thể giúp bạn một ngày nào đó có thể chuyển kênh bằng cách nhấn vào ghế hoặc phát bài hát yêu thích bằng cách chạm vào vành mũ. Nó cũng có thể cho phép các bác sĩ phản ứng nhanh hơn hoặc các binh sĩ giữ liên lạc với người khác tốt hơn. Những lợi ích của công nghệ này tiếp tục nổi bật.

Thu nhỏ

Những cảm biến này rất nhỏ và có thể giúp thúc đẩy nhiều lĩnh vực như robot, hàng không vũ trụ và thám hiểm biển. Bản chất nhẹ và linh hoạt của các thiết bị này khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong các robot không phù hợp. Robot không phù hợp là robot không có cấu trúc cứng nhắc. Chúng rất hữu ích khi bạn cần một robot có thể điều chỉnh để phù hợp với các vết nứt và kẽ hở.

Điện ma sát

Một trong những lợi ích hàng đầu của cảm biến điện ma sát là nó có khả năng tự sạc. Cảm biến điện ma sát được biết đến với thiết kế đơn giản và độ nhạy, khiến chúng trở nên lý tưởng cho mục đích sử dụng này. Những cảm biến này sử dụng điện tích tĩnh trong quá trình di chuyển giữa các lớp để duy trì nguồn điện. Như vậy, chúng không bao giờ cần phải sạc lại.

Sử dụng đa năng

Không thể bỏ qua tính linh hoạt của cách bố trí cảm biến mới này. Tính nhất quán bổ sung và khả năng nhận biết các loại đầu vào khác nhau giúp dự án thành công rực rỡ. Ngoài ra, các tùy chọn tùy chỉnh sẽ đưa tác phẩm của nhà nghiên cứu vào một lớp riêng.

Kỹ sư Đại học bang NC

Nhóm đằng sau dự án bao gồm Yu Chen, Yali Ling, Yiduo Yang, Zihao Wang, Yang Liu, Wei Gao, Bao Yang, Xiaoming Tao và Rong Yin. Việc nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm được tổ chức tại Đại học bang NC. Giờ đây, nhóm đang tìm cách tiếp tục nghiên cứu về cảm biến dệt dựa trên điện ma sát và thúc đẩy việc áp dụng thiết bị đeo.

Giai đoạn thử nghiệm

Thử nghiệm dự án đã chứng minh tính linh hoạt và tiềm năng của sự phát triển. Để thử nghiệm dự án, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một máy nghe nhạc tùy chỉnh chấp nhận đầu vào BT. Trình phát được thiết kế đặc biệt để chấp nhận các chức năng cốt lõi cố định được kết nối với các cử chỉ tương ứng trong cảm biến.

Các kỹ sư có thể phát, tạm dừng, bỏ qua bản nhạc và điều chỉnh âm lượng bằng cảm biến. Kết quả đã chứng minh ý tưởng này là khả thi. Ngoài ra, nó còn mang lại kết quả tốt hơn mong đợi. Các kỹ sư có thể sử dụng thiết bị này để chơi trò chơi và thậm chí nhập mật khẩu khi được yêu cầu. Giờ đây, sự quan tâm dành cho nghiên cứu này đã lên đến đỉnh điểm do những ứng dụng tiềm năng của nó.

Ứng dụng tiềm năng

Có rất nhiều ứng dụng cho công nghệ này. Cảm biến dệt may có thể giảm trọng lượng, cải thiện khả năng phản hồi và cung cấp phản hồi có giá trị của cảm biến khi cần. Do đó, khái niệm về bộ điều khiển đeo được có tiềm năng cách mạng hóa nhiều ngành công nghiệp.

phù hợp túi tiền

Chăm sóc sức khỏe là một trong những lĩnh vực có thể sử dụng công nghệ này để cung cấp dịch vụ tốt hơn. Nhiều bệnh nhân phải đeo thiết bị theo dõi và cần có một số loại cơ chế cảnh báo bên cạnh. Việc giới thiệu các cảm biến dựa trên vải dệt có thể cho phép những người này điều hướng công việc trong ngày của họ một cách tự do hơn.

Ngoài ra, các hệ thống này có thể được sử dụng bởi các chuyên gia y tế. Một số hệ thống có thể yêu cầu một số mục nhất định hoặc đưa ra cảnh báo khi cần. Bệnh nhân có thể mặc áo choàng cung cấp số liệu thống kê quan trọng về sức khỏe hoặc chuyển động của họ. Ngoài ra, khi kết hợp với cảm biến RF và IoT cũng như các tùy chọn khác, công nghệ này sẽ mở ra một tầm cao mới về khả năng theo dõi bệnh nhân.

Thể thao

Ngành thể thao là một thị trường khác có thể sử dụng công nghệ này để cải thiện các sản phẩm của mình. Hiện đã có sự tích hợp ổn định các cảm biến vào các giải đấu thể thao lớn để cải thiện khả năng triệu tập trọng tài và các khía cạnh quan trọng khác của trò chơi. Giờ đây, những cảm biến nhẹ này có thể cho phép nâng cao khả năng giám sát vận động viên.

Thời trang

Ngành công nghiệp thời trang từ lâu đã đi đầu trong công nghệ thiết bị đeo. Nhiều nỗ lực tạo ra các thiết bị đeo hữu ích đã thất bại chỉ vì chúng không thời trang hoặc không thoải mái. Sự ra đời của các cảm biến dệt chạy bằng điện ma sát đã thay đổi cuộc chơi và cho phép các nhà thiết kế tích hợp liền mạch công nghệ vào các sáng tạo của họ.

Quân đội

Các ứng dụng quân sự cho công nghệ này tiếp tục phát triển. Đã có những cuộc thảo luận về việc sử dụng công nghệ này để bổ sung điều khiển máy bay không người lái vào đồng phục của binh lính cùng với rất nhiều cảm biến khác. Người lính trong tương lai sẽ nhẹ cân hơn nhưng có thể đạt được thành tích cao gấp nhiều lần so với người tiền nhiệm.

Quân đội cũng có thể sử dụng công nghệ này cho các hệ thống xác minh như xác minh mật khẩu và ID. Bạn có thể thấy những người lính đi đến cổng và một cảm biến kéo ID của họ lên và họ xác minh nó bằng cách chạm vào cảm biến trên đồng phục của họ. Họ thậm chí có thể thêm thông tin bổ sung hoặc điều hướng một menu phức tạp mà không cần gì khác ngoài quần áo.

Các công ty có thể hưởng lợi từ công nghệ này

Thị trường thiết bị đeo tiếp tục nóng lên. Bạn có thể biết về các đối thủ cạnh tranh chính như Apple, Microsoft và Fitbit. Các công ty này từ lâu đã cung cấp công nghệ thiết bị đeo dưới dạng đồng hồ hoặc các vật dụng khác có cảm biến để theo dõi các khía cạnh sức khỏe của bạn. Dưới đây là một số công ty khác đang có những bước chuyển mình trên thị trường thiết bị đeo.

Augmedix

Augmedix, Inc. (tháng 8 + 0%)

Augmedix là nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc được hỗ trợ bởi AI. Công ty tích hợp công nghệ thiết bị đeo để giúp người lái xe cứu thương kết nối với các phản ứng chăm sóc sức khỏe khác khi cần thiết. Thiết bị kết nối tất cả các chuyên gia với phòng khám khi cần thiết.

Augmedix được thành lập vào năm 2022 để giúp giảm bớt sự kém hiệu quả trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và thúc đẩy các quy trình chăm sóc tốt hơn. Mạng hiện cung cấp nhiều thiết bị hữu ích bao gồm số hóa các cuộc trò chuyện tự nhiên giữa bác sĩ lâm sàng và bệnh nhân. Cách tiếp cận này cho phép những cuộc trò chuyện này được thêm vào thời gian thực dưới dạng dữ liệu y tế hữu ích.

Hộp sức khỏe UA

UA HealthBox là một ứng dụng theo dõi hoạt động thể chất được thiết kế để giúp người dùng đo lường sự tiến bộ và sức khỏe của họ. Chương trình này được hỗ trợ bởi nhà sản xuất điện thoại thông minh lâu đời HTC. Công ty đã mất nhiều năm phát triển quy trình và tập trung vào việc tạo ra thành công các thiết bị đeo mạnh mẽ.

Tương lai của thiết bị đeo rất tươi sáng

Những tiến bộ trong công nghệ thiết bị đeo đang đến nhanh chóng. Đã, năng lượng mặt trời và các mặt hàng thiết bị đeo tự cấp nguồn đang chuẩn bị gia nhập thị trường với số lượng lớn. Các tùy chọn bền vững này sẽ tích hợp các giải pháp AI để mang lại mức độ tương tác mới với môi trường kỹ thuật số của bạn. Ngoài ra, công nghệ này có thể kết hợp với AR và VR để tạo ra sự kết hợp liền mạch giữa thế giới kỹ thuật số và thế giới thực.

AI phi tập trung là tương lai của thiết bị đeo

Các hệ thống AI, giống như các ứng dụng Web2 khác, đã bắt đầu chuyển sang định dạng Web3. Các hệ sinh thái AI phi tập trung mới này có thể thu thập nhiều dữ liệu hơn từ các nút mạng trong thời gian thực. Vì vậy, chúng phù hợp hơn để giúp tạo ra các mô hình lớn cho thiết bị đeo trong tương lai.

Đó là một điều khi thiết bị AI đeo của bạn giúp theo dõi sức khỏe của bạn. Đó là một câu chuyện khác khi nó sử dụng dữ liệu từ tất cả những người dùng khác để nhận biết mô hình sức khỏe ở các khu vực và các số liệu thống kê quan trọng khác giúp xác định rủi ro sớm hơn. Điều tuyệt vời nhất là những thiết bị này ngày càng được tạo ra để có khả năng tự cấp nguồn, khiến chúng trở thành một giải pháp thay thế bền vững.

Cảm biến điện áp đánh dấu một cột mốc quan trọng trong công nghệ thiết bị đeo

Cho đến gần đây, hầu hết các thiết bị đeo đều là đồng hồ, nhẫn hoặc các vật dụng khác có thể hỗ trợ bảng xử lý hoặc bộ điều khiển cứng và lớn. Nhờ sự sáng tạo và khéo léo của những kỹ sư Đại học bang NC này, quần áo của bạn có thể sẽ trở nên hữu ích hơn rất nhiều trong tương lai. Ít nhất, thiết bị đeo thế hệ tiếp theo sẽ nâng cao khả năng tương tác của bạn và mở ra cánh cửa cho một cuộc cách mạng thời trang/công nghệ.

Tìm hiểu về công nghệ thú vị khác Hiện nay