Yeni giyilebilir teknoloji, %150'ye kadar büküldüğünde, kıvrıldığında ve gerildiğinde bile çalışıyor... Yumuşak katman cihazın esnekliğini korurken, daha sert katmanlar sensör bütünlüğünü korudu... Araştırmacılar giyilebilir performansı iyileştirmek için yeni bir yol geliştirdiler: esnek bir alt tabaka üzerine sert entegre devreler katmanlamak.
Çalışmanın yazarlarından Hiroki Ota, "Katı hal elektroniğine dayalı yüksek performanslı sensör entegre devrelerini birleştiren esnek cihazlar geliştirildi, ancak bunlar iki kattan fazla uzama içeren büyük deformasyonları barındıracak esnekliğe sahip değil. Bu faktörler esnek cihazlar ve makine öğrenimi için entegre sistemlerin geliştirilmesini sınırladı" dedi.
Araştırmacılar, piyasadaki mevcut hiçbir cihazın, esnek veya yüksek derecede deforme olabilen cihazlarda hem yüksek doğruluk hem de yüksek tekrarlanabilirlik sağlayamayacağını belirtiyor.
Geliştirilen cihaza atalet sensörleri takılmış olup, cihaz üzerindeki sensörlerle ölçülen sonuçlar %150 uzama altında bile iletilebilmektedir.
Heterojen sertlik koruyucu yapılar
Fiziksel ve biyoelektrik verileri doğru bir şekilde algılayabilen esnek, giyilebilir cihazlar sağlık izleme ve hareket ölçümü için giderek daha fazla kullanılıyor. Ancak, konfor için gereken esnekliği hassas veri algılama için gereken sertlikle dengelemek zordur.
Makine öğrenimi bu cihazları geliştirebilir, ancak bu teknolojiyi entegre etmek için konfor ve istikrarlı veri işlemeyi birleştiren esnek hibrit giyilebilir cihazlar geliştirilmelidir. Bu çalışmada araştırmacılar, yerleşik makine öğrenimi ile hareket yakalama giyilebilir cihazları oluşturmaya odaklandı. Bu cihazlar son derece deforme edilebilirdi ve vücuda esneyip uyum sağlamalarına olanak sağlıyordu.
Esnekliği korurken stabilite sağlamak için ekip, heterojen sertlik koruyucu yapılar geliştirdi. Sert bir katman, ara bir katman ve yumuşak bir katman içeren bu yapılar elektrik kablolarını korudu.
Yumuşak katman cihazın esnekliğini korurken, daha sert katmanlar sensör bütünlüğünü korudu. Esnekliği korumak için, kablolama dahil olmak üzere cihaz boyunca sıvı metal macunu kullanıldı.
“Esnek malzemelerin ve katı hal elektroniğine dayalı sert elemanların birleştirilmesi, elastikliği yüksek hesaplama ve ölçüm yetenekleriyle birleştiren yeni cihazlar ortaya çıkarıyor. Bu cihazlar, veri yeniden üretilebilirliğinin kritik olduğu makine öğrenimi sistemleriyle entegrasyonu teşvik ediyor,” dedi Ota basın bülteninde.
%150 Esneme
Giyilebilir cihazın etkinliğini değerlendirmek için araştırmacılar üç test gerçekleştirdi: düğümlerin şeklini tahmin etme, havada yazılmış harfleri tanıma ve işaret dilini yorumlama. Ayrıca cihazın esneme altındaki performansını da incelediler.
Sadece bir devre kartına sahip olan eski giyilebilir cihazlarla karşılaştırıldığında, heterojen sertlikte koruyucu yapıya sahip yeni cihaz uzama ve esnemeyi çok daha iyi idare etti. Önceki cihazlar %30 uzamada gerilme gösterdi ve %100'de kırıldı.
Bunun aksine, koruyucu yapıya sahip yeni cihaz %100 uzamada hasarsız kaldı ve %150'ye kadar esnetildiğinde bile düzgün çalıştı.
Cihaz ayrıca parmakla yazılan harfleri ve işaret dilini tanıma gibi görevlerdeki performansı açısından da değerlendirildi. Mevcut giyilebilir cihazlar parmak bükülmeden paralel hareketlerle mücadele ediyor, ancak yeni heterojen sertlikte cihaz kullanılan veri işleme modeline bağlı olarak harflerin %91 ila %98'ini doğru bir şekilde tanımlıyor.
Eğitim modellerindeki farklılıkları keşfetmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Yeni cihazlar, aynı teknoloji
Araştırmacılar, bu teknolojinin parmak yazımının ötesine geçerek Amerikan İşaret Dilini tanıyabileceğine inanıyorlar ki bu çok istenen bir gelişme. Ancak, bunu başarmak için esnek giyilebilir cihazlarla ilgili olanların ötesinde zorlukların üstesinden gelinmesi gerekecek ve bu da daha fazla geliştirme gerektirecek.
Araştırmacılar gelecekte bu yeni teknolojiyi kullanan ek cihazlar yaratmayı hedefliyor. Ota, "Sonuç olarak, hem sert cihazların hem de elastik malzemelerin elektronik özelliklerini kullanarak ve bunları bilgi işlem teknolojisiyle entegre ederek katı hal ve esnek elektroniği entegre eden esnek hibrit elektronikler gerçekleştirmeyi hedefliyoruz" diye sonlandırdı.
Çalışma Device dergisinde yayınlandı.
by Srishti Gupta | IE
Comments