3D刺绣遇上AI：面料触控传感器实现智能设备控制
北卡罗来纳州立大学，罗利，北卡罗来纳州
传感器由两种摩擦电材料纱线制成，一带正电荷一带负电荷，通过刺绣机集成到常规纺织面料中。（图片：NCSU）
北卡罗来纳州立大学新研究将三维刺绣技术与机器学习结合，创造基于面料的传感器，可通过触摸控制电子设备。
随着可穿戴电子领域兴趣增加、服装新功能不断添加，基于刺绣的传感器或“按钮”能控制这些功能变得愈发重要。集成到衣物面料中，传感器仅凭触摸即可激活和控制移动应用等电子设备。
设备由两部分组成：刺绣压力传感器本身和处理分发传感器收集数据的微芯片。传感器是摩擦电式，即利用多层间摩擦产生的电荷自我供电。由两种摩擦电材料纱线制成，一正一负电荷，通过刺绣机集成到常规纺织面料中。
研究通讯作者Rong Yin表示传感器三维结构正确至关重要。
“因压力传感器是摩擦电式，需要两层中间有间隙。这间隙是工艺难点之一，因为刺绣通常是二维的。这是装饰面料的技术。用刺绣制作三维结构很有挑战。通过使用间隔物，我们控制了两层间隙，从而控制传感器输出。”
压力传感器数据发送至微芯片，负责将原始输入转化为连接设备的具体指令。机器学习算法是确保顺利运行的关键，Yin说。设备需区分分配给不同功能的手势，也要忽略面料正常运动带来的无意输入。
“有时传感器获取数据不准确，原因多种多样，”Yin说。“有时数据受温度湿度等环境因素影响，或传感器误触。通过机器学习，我们能训练设备识别这些情况。
“机器学习也让这个微小设备实现多种任务，因为它能识别不同类型输入。”
研究者通过开发简单音乐播放手机演示输入识别，经蓝牙连接传感器。为应用设计六功能：播放/暂停、下一首、上一首、音量增、音量减、静音，每个由传感器不同手势控制。研究者还用设备实现其他功能，包括设置输入密码和控制视频游戏。
Yin说想法仍早期，现有刺绣技术难以轻松处理制作传感器所用材料类型。尽管如此，新传感器代表可穿戴电子拼图又一块，必将继续在近期获得关注。
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