편안한 형태

스마트 직물은 사용자가 어떻게 움직이는지 감지합니다.

MIT 과학자들은 최근 편안하고 형태에 꼭 맞는 직물을 개발했습니다. 이 스마트 직물은 사용자가 어떻게 움직이는지 감지합니다. 걷기, 달리기, 점프 등 착용자의 활동을 인식할 수 있습니다.

그들은 특정 유형의 플라스틱 원사를 사용하여 녹였습니다. 이 공정을 열성형이라고 합니다. 이를 통해 과학자들은 3DKnITS라고 불리는 다층 니트 직물에 짜여진 압력 센서의 정밀도를 크게 향상시킬 수 있습니다.

이 과정을 거쳐 스마트 신발과 매트가 탄생했다. 이후 새로 개발된 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 실시간으로 작동하면서 압력 센서의 데이터를 측정하고 해석했습니다. 약 95%의 정확도로 머신러닝 알고리즘은 사람이 스마트 텍스타일 매트 위에 서 있을 때 취하는 동작과 요가 자세를 예측했습니다.

스마트 직물을 제작하기 위해 과학자들은 디지털 편직 기술을 활용했습니다. 이 기술을 사용하면 신속한 프로토타이핑이 가능하며 대규모 제조를 위해 쉽게 확장할 수 있습니다.

디지털 편직기는 표준 및 기능성 실로 구성된 여러 층의 직물을 직조합니다. 다층 니트 직물은 전도성 원사 니트의 두 층 사이에 끼워져 압착될 때 저항이 변화하는 압저항 니트로 만들어집니다. 기계는 이 유용한 실을 패턴에 따라 직물 전체에 걸쳐 가로 및 세로 줄로 꿰맬 수 있습니다. 기능성 섬유가 교차하는 곳에 압력 센서가 만들어집니다.

그러나 실은 부드럽고 유연하기 때문에 착용자가 움직일 때 층이 이동하고 서로 마찰됩니다. 이로 인해 소음이 발생하고 변동성이 발생하여 압력 센서의 정확도가 훨씬 떨어집니다.

MIT 미디어 랩의 연구 조교인 Irmandy Wicaksono는 이 문제에 대한 해결책을 제시했습니다. 그는 작업자들이 섭씨 70도 이상 가열하면 녹기 시작하는 열가소성 원사를 사용해 운동화를 만드는 모습을 지켜봤습니다. 이 원사는 직물을 약간 단단하게 만들어 정확한 모양을 유지할 수 있도록 해줍니다.

그는 섬유 용융과 열성형을 스마트 섬유 제조 공정에 통합하기로 결정했습니다.

그는 “열성형은 직물 전체를 짜내고 녹여 다층 직물을 한 겹으로 굳혀 정확도를 높이기 때문에 소음 문제를 해결한다”며 “열성형을 통해 양말이나 신발처럼 몸에 꼭 맞는 3D 형태를 만들 수도 있다”고 말했다. 사용자의 정확한 크기와 모양."

이후 그는 압력 센서 데이터를 정밀하게 처리하는 시스템이 필요했습니다. 직물이 그리드로 짜여져 있기 때문에 과학자들은 직물의 행과 열을 스캔하고 각 지점의 저항을 측정하는 무선 회로를 개발했습니다.

또한 압력 센서 데이터를 히트맵으로 표시하는 시스템도 만들었습니다. 이러한 이미지는 히트맵 이미지를 기반으로 사용자의 자세, 포즈 또는 동작을 감지하도록 훈련된 기계 학습 모델에 공급됩니다.

과학자들에 따르면 스마트 섬유는 특히 건강 관리 및 재활 분야에서 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 부상 후 다시 걷는 법을 배우는 사람의 걸음걸이를 추적하는 스마트 신발이나 궤양 형성을 예방하기 위해 당뇨병 환자의 발에 가해지는 압력을 모니터링하는 양말을 생산하는 데 사용될 수 있습니다.

과학자들은 이제 보다 창의적인 응용 프로그램을 탐색하고 있습니다. 사운드 디자이너 및 현대 무용수와 협력하여 음악과 안무 사이의 양방향 관계를 탐구하기 위해 댄서의 발걸음을 기반으로 음표와 소리 풍경을 구동하는 스마트 직물 카펫을 개발했습니다.

이번 연구에 참여하지 않은 하버드 의과대학 정형외과 조교수이자 매사추세츠 종합병원 스포츠의학 정형외과 의사인 에릭 버크슨(Eric Berkson)은 "기술이 의미 있는 방식으로 발전하는 것을 보는 것은 항상 놀라운 일이다. 팔소매나 양말 등 우리의 의복이 그 3차원 구조를 감지에 활용하는 방식으로 제작될 수 있다고 생각하는데, 특히 의료 분야와 정형외과 스포츠 의학에서 이 기술은 더 잘 감지하고 분류할 수 있는 능력을 제공합니다. 실제(실험실 외부) 상황에서 힘 분포 패턴을 움직이고 인식합니다. 이러한 생각은 부상 예방 및 감지 기술을 향상시키고 재활을 평가하고 지시하는 데 도움이 될 것입니다."