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2024-04-17 18:52:08
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ノースカロライナ州立大学の新しい研究では、三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機器を制御できる布地ベースのセンサーを作成しました。 紙は 出版された ジャーナル「デバイス」に掲載されました。
ウェアラブルエレクトロニクス分野への関心が高まり、衣服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」の重要性がますます高まっています。 衣服の生地に組み込まれたセンサーは、作動して制御することができます。 電子デバイス モバイルアプリのように完全にタッチで操作できます。
このデバイスは 2 つの部分で構成されています。 刺繍された圧力センサー自体と、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。 センサーは摩擦電気式です。つまり、センサーを使用して自動的に電力を供給します。 電荷 複数の層間の摩擦から発生します。 これは、正電荷を帯びたものと負電荷を帯びたものという 2 つの摩擦電気材料からな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。
研究者は、ファブリックベースのセンサーを使用してビデオ ゲームを制御する方法を実証します。 クレジット: ノースカロライナ州立大学
この研究の責任著者であるロン・イン氏は、正しくセンサーを使用するにはセンサーの三次元構造が重要であると述べた。
「圧力センサーは摩擦電気であるため、間に隙間のある 2 つの層を設ける必要がありました。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。刺繍は装飾技術です。生地です」と彼は言った。 「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識別でき、布地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なければなりません。
「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、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」とイン氏は述べた。 「場合によってはデータが影響を受けることがあります。 環境要因 温度や湿度など、センサーが誤って何かに触れてしまった場合など。 機械学習を使用すると、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が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、単純な音楽再生を開発することでこの入力認識を実証しました。 モバイルアプリ Bluetooth経由でセンサーに接続しました。 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。 研究者らはこのデバイスを、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のパズルのもう一つのピースを表しており、近い将来も関心が高まり続けることは確実だ。
詳しくは：
Yu Chen 他、スマート ファブリック用のクリック可能な刺繍摩擦電気センサー、Device (2024)。 DOI: 10.1016/j.device.2024.100355
雑誌情報:
デバイス
#研究者は機械学習を使用して布地ベースのタッチセンサーを作成