Una forma comoda

I tessuti intelligenti rilevano come si muovono i loro utenti.

Gli scienziati del MIT hanno recentemente sviluppato tessuti intelligenti che sono tessuti comodi e aderenti. Questo tessuto intelligente rileva come si muovono i suoi utenti. Può riconoscere le attività di chi lo indossa, come camminare, correre e saltare.

Hanno usato un particolare tipo di filo di plastica e lo hanno fuso. Questo processo è noto come termoformatura. In tal modo, gli scienziati potrebbero migliorare significativamente la precisione dei sensori di pressione intrecciati nei tessuti a maglia multistrato, che chiamano 3DKnITS.

Utilizzando questo processo, hanno creato una scarpa e un tappetino intelligenti. Successivamente, hanno misurato e interpretato i dati provenienti dai sensori di pressione in tempo reale, operando con sistemi hardware e software di nuova concezione. Con un tasso di precisione di circa il 95%, l’algoritmo di apprendimento automatico ha anticipato i movimenti e le posizioni yoga che una persona avrebbe fatto stando in piedi sul tappetino tessile intelligente.

Per fabbricare il loro tessuto intelligente, gli scienziati hanno sfruttato la tecnologia digitale della maglieria. La tecnologia consente la prototipazione rapida e può essere facilmente ampliata per la produzione su larga scala.

La macchina per maglieria digitale tesse strati di tessuto con file di filato standard e funzionale. Il tessuto a maglia multistrato è costituito da una maglia piezoresistiva che cambia resistenza quando viene schiacciata, inserita tra due strati di maglia di filato conduttivo. La macchina cuce questo filo utile in file orizzontali e verticali sul tessuto secondo uno schema. Nel punto in cui si incrociano le fibre funzionali viene realizzato un sensore di pressione.

Ma il filato è morbido e flessibile, quindi gli strati si spostano e si sfregano l'uno contro l'altro quando chi lo indossa si muove. Ciò genera rumore e causa variabilità, rendendo i sensori di pressione molto meno accurati.

Irmandy Wicaksono, assistente di ricerca presso il MIT Media Lab, ha trovato una soluzione a questo problema. Ha osservato i lavoratori che realizzavano scarpe da ginnastica utilizzando filati termoplastici che iniziavano a sciogliersi se riscaldati a temperature superiori a 70 gradi Celsius, il che indurisce leggermente il tessuto in modo che possa mantenere una forma precisa.

Ha deciso di provare a incorporare la fusione delle fibre e la termoformatura nel processo di fabbricazione tessile intelligente.

Ha detto: "La termoformatura risolve il problema del rumore perché indurisce il tessuto multistrato in uno strato comprimendo e fondendo insieme l'intero tessuto, migliorando la precisione. Questa termoformatura ci consente anche di creare forme 3D, come un calzino o una scarpa, che si adattano al dimensioni e forma precise dell'utente."

Successivamente, aveva bisogno di un sistema per elaborare con precisione i dati del sensore di pressione. Poiché il tessuto è lavorato come una griglia, gli scienziati hanno sviluppato un circuito wireless che scansiona righe e colonne sul tessuto e misura la resistenza in ogni punto.

Hanno anche creato un sistema che visualizza i dati del sensore di pressione come una mappa termica. Tali immagini vengono inviate a un modello di apprendimento automatico, addestrato a rilevare la postura, la posa o il movimento dell'utente in base all'immagine della mappa di calore.

Secondo gli scienziati, i loro tessuti intelligenti potrebbero essere utili, soprattutto nel settore sanitario e riabilitativo. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato per produrre scarpe intelligenti che tracciano l'andatura di chi sta imparando a camminare di nuovo dopo un infortunio o calzini che monitorano la pressione sul piede di un paziente diabetico per prevenire la formazione di ulcere.

Gli scienziati stanno ora esplorando applicazioni più creative. In collaborazione con un sound designer e un ballerino contemporaneo, hanno sviluppato un tappeto tessile intelligente che guida note musicali e paesaggi sonori basati sui passi del ballerino per esplorare la relazione bidirezionale tra musica e coreografia.

Eric Berkson, assistente professore di chirurgia ortopedica presso la Harvard Medical School e chirurgo ortopedico di medicina dello sport presso il Massachusetts General Hospital, che non è stato coinvolto in questa ricerca, ha affermato: "È sempre sorprendente vedere la tecnologia avanzare in modi così significativi. È incredibile pensare che il nostro abbigliamento, una manica o un calzino, possa essere creato in modo tale che la sua struttura tridimensionale possa essere utilizzata per il rilevamento. In campo medico e in particolare nella medicina sportiva ortopedica, questa tecnologia offre la capacità di rilevare meglio e classificare movimento e riconoscere i modelli di distribuzione della forza nelle situazioni del mondo reale (fuori dal laboratorio). Questo pensiero migliorerà le tecniche di prevenzione e rilevamento degli infortuni e aiuterà a valutare e dirigere la riabilitazione."