Η πρώτη στον κόσμο οθόνη αφής που ενσωματώνεται στα ρούχα και... πλένεται!

Σύνοψη

• Οι ερευνητές του Εθνικού Πανεπιστημίου της Σιγκαπούρης (NUS) σχεδίασαν την πρώτη εύκαμπτη υφασμάτινη οθόνη αφής.
• Οι ηλεκτρονικές ίνες έχουν πάχος μόλις 1 χιλιοστό και ενσωματώνουν μικροσκοπικά LED μαζί με αισθητήρες πίεσης.
• Το σύστημα αποδίδει ανάλυση 96x54 pixels στα 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο μέσω 5.000 μικροτσίπ και 20.000 ηλεκτρικών συνδέσεων.
• Το ύφασμα διατηρεί την αναπνευσιμότητα του και παραμένει πλήρως λειτουργικό ακόμα και μετά από 50 πλύσεις στο πλυντήριο.
• Ενσωματώνονται επιπλέον μικρόφωνο, ηχείο, πυξίδα, αισθητήρας θερμοκρασίας σώματος και τεχνολογία ασύρματης σύνδεσης Bluetooth.

Το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης (NUS) κατασκεύασε ένα προηγμένο ύφασμα που ενσωματώνει ίνες πάχους 1 χιλιοστού, οι οποίες λειτουργούν ταυτόχρονα ως pixels οθόνης και αισθητήρες αφής. Το τεχνολογικό πρωτότυπο βασίζεται σε περισσότερα από 5.000 μικροτσίπ και 20.000 ηλεκτρικές συνδέσεις, αποδίδοντας ανάλυση 96x54 pixels στα 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο, ενώ αντέχει σε 50 κύκλους πλυσίματος.

Κύρια χαρακτηριστικά

• Δομή ινών: Πάχος 1 χιλιοστού, περιέχουν LED και επιφάνεια αναγνώρισης αφής/πίεσης.
• Απεικόνιση: Ανάλυση 96x54 pixels με ρυθμό ανανέωσης 30 fps για ομαλή αναπαραγωγή.
• Ανθεκτικότητα: Πλήρης αδιαβροχοποίηση ηλεκτρονικών μερών, δοκιμασμένο σε 50 πλύσεις μηχανής.
• Εξοπλισμός: Υποστήριξη Bluetooth, μικρόφωνο, ηχείο, πυξίδα και θερμόμετρο σώματος.

Η εξέλιξη της τεχνολογίας των φορέσιμων συσκευών (wearables) απομακρύνεται σταδιακά από τις παραδοσιακές άκαμπτες οθόνες των smartwatches, κατευθυνόμενη προς λύσεις που ενσωματώνονται οργανικά στον ρουχισμό μας. Η ερευνητική ομάδα του Εθνικού Πανεπιστημίου της Σιγκαπούρης προσέγγισε το ζήτημα με μια εντελώς νέα αρχιτεκτονική κατασκευής, επιλύοντας το πρόβλημα της ευκαμψίας και της ανθεκτικότητας απέναντι στο νερό και τη μηχανική καταπόνηση. Η δημιουργία υφασμάτων που μπορούν να προβάλλουν ψηφιακές πληροφορίες και να αλληλεπιδρούν με τον χρήστη απαιτούσε μέχρι πρότινος τη χρήση σκληρών πλαστικών μερών, τα οποία αφαιρούσαν την άνεση και περιόριζαν τις κινήσεις του σώματος.

Οι μηχανικοί του NUS κατάφεραν να δημιουργήσουν μικροσκοπικά νήματα, τα οποία λειτουργούν αμφίδρομα μεταφέροντας τόσο οπτικές όσο και απτικές πληροφορίες. Κάθε ηλεκτρονική ίνα κρύβει στο εσωτερικό της εκατοντάδες μικροσκοπικές διόδους εκπομπής φωτός, σε συνδυασμό με έναν εξαιρετικά ευαίσθητο μηχανισμό καταγραφής της πίεσης. Όταν ο χρήστης ακουμπάει το μανίκι του ρούχου του, το ενσωματωμένο κύκλωμα αναγνωρίζει ακαριαία το ακριβές σημείο επαφής,μεταφράζοντας την κίνηση σε εντολή ελέγχου, ακριβώς όπως συμβαίνει στην οθόνη ενός σύγχρονου smartphone. Η διαδικασία κατασκευής αυτού του υλικού είναι εξαιρετικά περίπλοκη, καθώς περιλαμβάνει την απρόσκοπτη διασύνδεση χιλιάδων εξαρτημάτων επάνω σε μια επιφάνεια που καλείται να τσαλακωθεί, να τεντωθεί και να εκτεθεί σε ακραίες θερμοκρασίες.

Για να επιτευχθεί ομαλή αναπαραγωγή βίντεο και εικονιδίων, οι επιστήμονες κατάφεραν να πετύχουν ρυθμό ανανέωσης 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο. Η επιλογή αυτής της συχνότητας εξασφαλίζει ότι οι κινούμενες εικόνες, τα μηνύματα κειμένου και οι ειδοποιήσεις των εφαρμογών εμφανίζονται χωρίς καθυστερήσεις ή ενοχλητικό τρεμόπαιγμα. Αν και η ανάλυση των 96x54 pixels φαντάζει εξαιρετικά χαμηλή συγκρινόμενη με τις σημερινές AMOLED οθόνες των κινητών τηλεφώνων, κρίνεται απολύτως επαρκής για την αρχική φάση της τεχνολογίας, λαμβάνοντας υπόψη ότι ο πρωταρχικός στόχος είναι η προβολή βασικών πληροφοριών, όπως ο καρδιακός ρυθμός, οι εισερχόμενες κλήσεις ή οι οδηγίες πλοήγησης.

Ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα της ερευνητικής ομάδας εντοπίζεται στην πρακτικότητα και την υγιεινή του ρούχου. Τα προηγούμενα πειράματα με έξυπνα υφάσματα αποτύγχαναν στο στάδιο του καθαρισμού, αναγκάζοντας τους χρήστες να αφαιρούν περίπλοκους μηχανισμούς πριν την πλύση. Η νέα αρχιτεκτονική σφραγίζει τις ηλεκτρικές συνδέσεις σε τέτοιο βαθμό, ώστε το ύφασμα να υποβάλλεται σε πενήντα ολοκληρωμένους κύκλους καθαρισμού στο πλυντήριο χωρίς να παρουσιάζει την παραμικρή απώλεια φωτεινότητας ή ευαισθησίας στην αφή. Ταυτόχρονα, η ύφανση επιτρέπει στον αέρα να διαπερνά το υλικό, αποτρέποντας την υπερβολική εφίδρωση, χαρακτηριστικό απολύτως απαραίτητο για τα ρούχα που προορίζονται για αθλητικές δραστηριότητες.

Το σύστημα δεν περιορίζεται αποκλειστικά στην απεικόνιση δεδομένων, αφού οι δημιουργοί του αποφάσισαν να ενσωματώσουν μια πλήρη σουίτα περιφερειακών εξαρτημάτων. Η προσθήκη μικροφώνου και μικροσκοπικού ηχείου επιτρέπει την πραγματοποίηση τηλεφωνικών κλήσεων απευθείας από το ρούχο, ενώ η πυξίδα και ο αισθητήρας θερμοκρασίας μετατρέπουν το μπουφάν σε έναν προηγμένο ιατρικό και περιβαλλοντικό σταθμό παρακολούθησης. Τα δεδομένα μεταφέρονται ασύρματα στο smartphone μέσω πρωτοκόλλου Bluetooth, δημιουργώντας ένα κλειστό οικοσύστημα αλληλεπίδρασης. 

Με βάση την παρούσα πρόοδο, οι μελλοντικές εκδόσεις αυτών των ενδυμάτων αναμένεται να αξιοποιήσουν προηγμένα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης, αναλύοντας τα βιομετρικά δεδομένα του χρήστη σε πραγματικό χρόνο και προτείνοντας συμβουλές υγείας που θα προβάλλονται απευθείας πάνω στο ύφασμα.