Têxteis inteligentes detectam como seus usuários estão se movendo

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Usando um novo processo de fabricação, os pesquisadores do MIT produziram tecidos inteligentes que se ajustam perfeitamente ao corpo para que possam sentir a postura e os movimentos do usuário.

Ao incorporar um tipo especial de fio de plástico e usar calor para derretê-lo levemente – um processo chamado termoformagem – os pesquisadores conseguiram melhorar muito a precisão dos sensores de pressão tecidos em tecidos de malha multicamada, que eles chamam de 3DKnITS.

Eles usaram esse processo para criar um sapato e tapete "inteligentes" e, em seguida, construíram um sistema de hardware e software para medir e interpretar os dados dos sensores de pressão em tempo real. O sistema de aprendizado de máquina previu movimentos e poses de ioga realizados por um indivíduo em pé no tapete têxtil inteligente com cerca de 99% de precisão.

Seu processo de fabricação, que aproveita a tecnologia de tricô digital, permite a prototipagem rápida e pode ser facilmente ampliado para fabricação em larga escala, diz Irmandy Wicaksono, assistente de pesquisa no MIT Media Lab e principal autor de um artigo apresentando o 3DKnITS.

A técnica pode ter muitas aplicações, especialmente na área da saúde e reabilitação. Por exemplo, poderia ser usado para produzir sapatos inteligentes que acompanham 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.

“Com o tricô digital, você tem essa liberdade de desenhar seus próprios moldes e também integrar sensores dentro da própria estrutura, para que fique sem costura e confortável, e você pode desenvolvê-lo com base no formato do seu corpo”, diz Wicaksono.

Ele escreveu o artigo com os alunos de graduação do MIT Peter G. Hwang, Samir Droubi e Allison N. Serio por meio do Programa de Oportunidades de Pesquisa de Graduação; Franny Xi Wu, recém-formada no Wellesley College; Wei Yan, professor assistente da Universidade Tecnológica de Nanyang; e o autor sênior Joseph A. Paradiso, professor da Alexander W. Dreyfoos e diretor do grupo Responsive Environments no Media Lab. A pesquisa será apresentada no IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Conference.

"Alguns dos primeiros trabalhos pioneiros em tecidos inteligentes aconteceram no Media Lab no final dos anos 90. Os materiais, eletrônicos incorporáveis ​​e máquinas de fabricação avançaram enormemente desde então", diz Paradiso. "É um ótimo momento para ver nossa pesquisa voltando a esta área, por exemplo, por meio de projetos como o de Irmandy - eles apontam para um futuro emocionante, onde a detecção e as funções se difundem com mais fluidez nos materiais e abrem enormes possibilidades."

Conhecimento em tricô

Para produzir um tecido inteligente, os pesquisadores usam uma máquina de tricô digital que une camadas de tecido com fileiras de fios padrão e funcionais. O tecido de malha multicamada é composto por duas camadas de fios condutores tricotados ensanduichados em torno de uma malha piezoresistiva, que muda sua resistência quando espremida. Seguindo um padrão, a máquina costura este fio funcional em todo o tecido em linhas horizontais e verticais. Onde as fibras funcionais se cruzam, elas criam um sensor de pressão, explica Wicaksono.

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 que torna os sensores de pressão muito menos precisos.

Wicaksono encontrou uma solução para esse problema enquanto trabalhava em uma fábrica de tricô em Shenzhen, na China, onde passou um mês aprendendo a programar e manter máquinas de tricô digitais. 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.