Uma forma confortável

Têxteis inteligentes percebem como seus usuários estão se movendo.

Cientistas do MIT desenvolveram recentemente tecidos inteligentes que são tecidos confortáveis ​​e ajustados ao corpo. Este tecido inteligente detecta como seus usuários estão se movendo. Ele pode reconhecer as atividades de seu usuário, como caminhar, correr e pular.

Eles usaram um tipo particular de fio de plástico e o derreteram. Este processo é conhecido como termoformagem. Ao fazer isso, os cientistas poderiam melhorar significativamente a precisão dos sensores de pressão tecidos em tecidos de malha multicamadas, que eles chamam de 3DKnITS.

Usando esse processo, eles criaram um sapato e um tapete inteligentes. Mais tarde, eles mediram e interpretaram os dados dos sensores de pressão em tempo real, operando sistemas de hardware e software recém-desenvolvidos. Com uma taxa de precisão de aproximadamente 95%, o algoritmo de aprendizado de máquina antecipou os movimentos e as posições de ioga que uma pessoa faria enquanto estivesse sobre o tapete têxtil inteligente.

Para fabricar seu tecido inteligente, os cientistas aproveitaram a tecnologia de tricô digital. A tecnologia permite prototipagem rápida e pode ser facilmente ampliada para fabricação em larga escala.

A máquina de tricô digital tece camadas de tecido com linhas de fios padrão e funcionais. O tecido de malha multicamadas é feito de uma malha piezoresistiva que muda de resistência quando espremida, imprensada entre duas camadas de fios condutores tricotados. A máquina costura este fio útil em linhas horizontais e verticais ao longo do tecido de acordo com um padrão. Um sensor de pressão é feito onde as fibras funcionais se cruzam.

Mas o fio é macio e flexível, de modo que as camadas se deslocam e se esfregam umas nas outras quando o usuário se move. Isso gera ruído e causa variabilidade, tornando os sensores de pressão muito menos precisos.

Irmandy Wicaksono, assistente de pesquisa no Media Lab do MIT, encontrou uma solução para esse problema. Ele observou trabalhadores fabricando tênis usando fios termoplásticos que começavam a derreter quando aquecidos acima de 70 graus Celsius, o que endurece levemente o tecido para que ele possa manter uma forma precisa.

Ele decidiu tentar incorporar fibras de fusão e termoformagem no processo de fabricação têxtil inteligente.

Ele disse: "A termoformagem resolve o problema do ruído porque endurece o tecido multicamada em uma camada, espremendo e derretendo todo o tecido, melhorando a precisão. Essa termoformagem também nos permite criar formas 3D, como uma meia ou sapato, que se ajustam ao tamanho e forma precisos do usuário."

Depois disso, ele precisou de um sistema para processar com precisão os dados do sensor de pressão. Como o tecido é tricotado como uma grade, os cientistas desenvolveram um circuito sem fio que examina as linhas e colunas do tecido e mede a resistência em cada ponto.

Eles também criaram um sistema que exibe os dados do sensor de pressão como um mapa de calor. Essas imagens são alimentadas para um modelo de aprendizado de máquina, que é treinado para detectar a postura, pose ou movimento do usuário com base na imagem do mapa de calor.

Segundo os cientistas, seu tecido inteligente pode ser útil, especialmente em cuidados de saúde e reabilitação. Por exemplo, poderia ser usado para produzir sapatos inteligentes que rastreiam a marcha de alguém que está aprendendo a andar novamente após uma lesão ou meias que monitoram a pressão no pé de um paciente diabético para prevenir a formação de úlceras.

Os cientistas agora estão explorando aplicações mais criativas. Em colaboração com um designer de som e um dançarino contemporâneo, eles desenvolveram um tapete têxtil inteligente que impulsiona notas musicais e paisagens sonoras com base nos passos do dançarino para explorar a relação bidirecional entre música e coreografia.

Eric Berkson, professor assistente de cirurgia ortopédica na Harvard Medical School e cirurgião ortopédico de medicina esportiva no Massachusetts General Hospital, que não esteve envolvido nesta pesquisa, disse: "É sempre incrível ver o avanço da tecnologia de maneiras tão significativas. É incrível pensar que nossa roupa, uma manga de braço ou uma meia, pode ser criada de forma que sua estrutura tridimensional possa ser usada para detecção. No campo médico e na medicina esportiva ortopédica especificamente, essa tecnologia fornece a capacidade de detectar e classificar melhor movimento e reconhecer padrões de distribuição de força em situações do mundo real (fora do laboratório). Esse pensamento irá melhorar as técnicas de prevenção e detecção de lesões e ajudar a avaliar e direcionar a reabilitação."