3D 자수와 AI의 만남:스마트 장치 제어를 위한 패브릭 터치 센서

노스캐롤라이나 주립대학교, 노스캐롤라이나주 롤리

센서는 두 개의 마찰전기 재료(양전하를 띠는 물질과 음전하를 띠는 물질)로 구성된 실로 만들어지며, 이 물질들은 자수기를 사용하여 기존 직물에 통합됩니다. (이미지 :NCSU)

NC 주립대학교의 새로운 연구에서는 3차원 자수 기술과 기계 학습을 결합하여 터치를 통해 전자 장치를 제어할 수 있는 직물 기반 센서를 만들었습니다.

웨어러블 전자기기 분야에 대한 관심이 높아지고 의류에 새로운 기능이 추가되면서 이러한 기능을 제어할 수 있는 자수 기반 센서, 즉 '버튼'의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 옷감에 통합된 센서는 터치만으로 모바일 앱과 같은 전자 장치를 활성화하고 제어할 수 있습니다.

이 장치는 수 놓은 압력 센서 자체와 해당 센서에서 수집한 데이터를 처리하고 배포하는 마이크로칩의 두 부분으로 구성됩니다. 센서는 마찰전기 방식입니다. 즉, 여러 층 사이의 마찰로 인해 생성된 전하를 사용하여 자체적으로 전력을 공급합니다. 두 개의 마찰전기 재료(양전하를 띠는 물질과 음전하를 띠는 물질)로 구성된 원사를 자수기를 사용하여 기존 직물에 통합시킨 실로 만들어졌습니다.

해당 연구의 교신 저자인 Rong Yin은 센서의 3차원 구조가 올바르게 작동하는 데 중요하다고 말했습니다.

"압력 센서는 마찰전기이기 때문에 두 층 사이에 틈이 있어야 했습니다. 우리는 보통 2차원적인 자수를 사용하기 때문에 그 틈이 공정에서 어려운 부분 중 하나였습니다. 직물을 장식하는 기술입니다."라고 그는 말했습니다. "그런 식으로 3차원 구조를 만드는 것은 어렵습니다. 스페이서를 사용하여 두 레이어 사이의 간격을 제어할 수 있어 센서의 출력을 제어할 수 있었습니다."

그런 다음 압력 센서의 데이터는 마이크로칩으로 전송되며, 마이크로칩은 원시 입력을 연결된 모든 장치에 대한 특정 지침으로 바꾸는 역할을 합니다. Yin은 기계 학습 알고리즘이 이것이 원활하게 실행되도록 하는 핵심이라고 말했습니다. 장치는 다양한 기능에 할당된 제스처 간의 차이를 구분할 수 있을 뿐만 아니라 천의 일반적인 움직임으로 인해 발생할 수 있는 의도하지 않은 입력을 무시할 수 있어야 합니다.

Yin은 "때때로 센서가 수집한 데이터가 그다지 정확하지 않은 경우가 있는데, 이는 여러 가지 이유로 발생할 수 있습니다."라고 말했습니다. "때로는 데이터가 온도나 습도와 같은 환경적 요인의 영향을 받거나 센서가 실수로 무언가에 닿는 경우가 있습니다. 기계 학습을 사용하면 이러한 종류의 것들을 인식하도록 장치를 훈련시킬 수 있습니다.

"또한 기계 학습을 통해 이 아주 작은 장치는 다양한 종류의 입력을 인식할 수 있기 때문에 다양한 작업을 수행할 수 있습니다."

연구원들은 블루투스를 통해 센서에 연결된 간단한 음악 재생 모바일 앱을 개발하여 이러한 입력 인식을 시연했습니다. 그들은 앱의 6가지 기능(재생/일시 중지, 다음 노래, 마지막 노래, 볼륨 높이기, 볼륨 낮추기, 음소거)을 설계했으며 각 기능은 센서의 다른 동작으로 제어됩니다. 연구원들은 비밀번호 설정 및 입력, 비디오 게임 제어 등 여러 다른 기능에 이 장치를 사용할 수 있었습니다.

Yin은 기존 자수 기술이 센서 생성에 사용되는 재료 유형을 쉽게 처리할 수 없기 때문에 아이디어는 아직 초기 단계라고 말했습니다. 그럼에도 불구하고 새로운 센서는 개발 중인 웨어러블 전자 퍼즐의 또 다른 조각을 나타내며 가까운 미래에도 계속해서 관심을 끌 것이 확실합니다.

자세한 내용은 Joey Pitchford에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.; 919-602-3270.