تطوير منسوجات ذكية تتنبأ بحركة مرتديها
وكالات-مصدر الإخبارية
أفاد باحثو في الولايات المتحدة بتطويرهم منسوجات ذكية تتوافق بشكل مريح مع الجسم، ويمكنها تحسس حركات مرتديها واستشعارها.
وقام الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (Massachusetts Institute of Technology) بخلط نوع خاص من الغزل البلاستيكي، ومن ثم صهره قليلا؛ من خلال عملية تعرف باسم “التشكيل الحراري” (Thermoforming)، ما أدى لتحسين دقة مستشعرات الضغط الموجودة في تلك المنسوجات المتعددة الطبقات التي أطلق العلماء عليها اسم “3DKnITS”.
وكانت بعض الأبحاث الرائدة المبكرة في مجال الأقمشة الذكية كانت قد طُوِّرت في أواخر تسعينيات القرن الماضي في معهد ماساتشوستس أيضا، ومنذ ذلك الحين شهد المجال تطورات غير مسبوقة بفضل تطور المواد وكذلك الإلكترونيات القابلة للتضمين ضمن هذه المنسوجات.
واستخدم الباحثون لتطوير هذه المنسوجات الذكية،آلة حياكة رقمية تنسج طبقات القماش مع بعض خيوط الغزل القياسية والوظيفية، ويتكون النسيج المحيك من طبقتين من خيوط الغزل الموصلة المحبوكة حول نسيج آخر مقاوم للضغط يعرف بالألياف الوظيفية يغير من مقاومته عند الضغط عليه.
وتتبع آلة الحياكة نمطا معينا لخياطة هذه الألياف الوظيفية في جميع أنحاء النسيج في صفوف أفقية وأعمدة رأسية. ويشير ويكاكسونو إلى أن الألياف الوظيفية عندما تتقاطع، فإنها تخلق مستشعرا يمكنه تحسس الضغط.
ونشر الباحثون ورقة بحثية التي ضمن مؤتمر “كرياتيفيتي آند كوجنيشن 2022” (Creativity & Cognition 2022) وعلق عليها معهد “ماساتشوستس” في بيان رسمي.
واستخدم العلماء هذه العملية لتصميم حذاء وسجادة ذكية، ثم قاموا ببناء جهاز ونظام برمجي يمكنه قياس وتفسير البيانات التي تستشعرها مجسات الضغط في وقت حدوثها الفعلي.
ومن خلال هذا النظام استطاع التنبؤ بحركات وأوضاع اليوغا التي يؤديها أحد الأفراد الواقفين على تلك السجادة الذكية.
اقرأ/ي أيضا: ميتا ترفع سعر خوذة الواقع الافتراضي إلى 400 دولار
ويقول إيرماندي ويكاكسونو الباحث المساعد في معهد “ماساتشوستس” وقائد الدراسة إن “تصنيع هذه المنسوجات يعتمد على تقنية الحياكة الرقمية التي تتيح إنتاج نماذج أولية سريعة، ويُمكن زيادة حجم إنتاجها بسهولة من أجل تصنيع منسوجات على نطاق واسع”.
وقد يكون لهذا التقنية العديد من التطبيقات، لا سيما في مجال الرعاية الصحية وإعادة التأهيل. فعلى سبيل المثال، يمكن استخدامها لإنتاج أحذية ذكية تتعقب حركة شخص يحاول المشي مرة أخرى بعد إصابته، كما يمكن استخدامها لتصميم جوارب ذكية تراقب الضغط عند قدم مريض السكري منعا لتكوّن القرح.
ويشير ويكاكسونو إلى أن “الحياكة الرقمية تتيح حرية أكبر في تصميم الأنماط الخاصة بكل فرد، كما تُدْمَج المستشعرات داخل التصميم نفسه، بحيث يصبح مريحا وسهلا عند ارتدائه، ويمكن تصميمها بناء على شكل جسم مرتديها”.
وصمّم ويكاكسونو بعد ذلك دائرة لاسلكية تقوم بمسح الصفوف الأفقية والأعمدة الرأسية للنسيج، ومن ثم تقيس المقاومة عند كل نقطة.
وابتكر ويكاكسونو بالاستعانة بتقنيات التعلم العميق، نظاما برمجيا يمكنه عرض بيانات مستشعر الضغط كخريطة حرارية، إذ يستطيع نموذج التعلم الذاتي المُدَرَّب اكتشاف شكل الحركة أو وضع اللاعب استنادا إلى صورة الخريطة الحرارية تلك؛ وقد استطاع هذا النظام معرفة شكل حركة مرتديه بدقة بلغت 99.6%، كما أمكنه التعرف على 7 وضعيات لليوغا بدقة بلغت 98.7%.
