Se o piso da sua casa falasse...

Com informações da NUS - 31/05/2021

O sistema de rastreamento pelo piso é baseado nos códigos QR.
[Imagem: A*STAR Research]

Piso inteligente

Mencione a frase "casa inteligente" e vem à mente uma série de eletrodomésticos, desde geladeiras e lâmpadas até o forno de micro-ondas inteligente que você nem sabia que precisava.

Embora todos esses objetos ofereçam conveniência e novas funções, o maior - e possivelmente o mais útil - recurso da casa inteligente pode estar bem aos seus pés: o piso.

Pisos inteligentes podem ajudar a detectar quedas sem o uso de câmeras de vídeo que invadem a privacidade; em locais como prédios de escritórios, os pisos inteligentes podem ajudar a reduzir o consumo de eletricidade, desligando automaticamente as luzes e o ar-condicionado em salas desocupadas; e muito mais, incluindo aquelas coisas que você não sabia que precisava.

Mas ainda não há pisos inteligentes no mercado devido a dois desafios principais: Em primeiro lugar, é preciso encontrar uma maneira eficiente de fornecer-lhes energia; e, em seguida, é necessário dar sentido aos dados gerados pelos sensores, o que não tem se mostrado tão simples.

Tapetes com sensores

Pesquisadores de Cingapura acreditam ter resolvido os dois problemas.

Primeiro, eles usaram a triboeletricidade, o mesmo fenômeno que causa a energia estática e que está na base dos chamados nanogeradores, e, sem seguida, usaram um algoritmo de inteligência artificial para transformar os sinais triboelétricos em informações precisas sobre os ocupantes do ambiente.

"O conceito do projeto foi inspirado no sistema de códigos QR," explicou o professor Xuechuan Shan, do Instituto de Tecnologia Industrial de Cingapura. "Empregar padrões de eletrodos com 'identidade' exclusiva permitiu a conexão paralela de vários ladrilhos em uma configuração matricial, minimizando o número de terminais de saída e a complexidade do sistema."

O protótipo consiste em uma matriz 3 x 4 de "tapetes" dotados de eletrodos de diferentes densidades. Para manter o custo baixo, eletrodos e fiações são depositados no piso plástico por um sistema semelhante à serigrafia.

Quando alguém pisa sobre a camada superior do ladrilho, o atrito faz com que a sola fique carregada negativamente; e, à medida que é pressionado, ele fica com uma carga positiva. As cargas positivas atraem cargas negativas do solo por meio dos eletrodos impressos, criando um fluxo de corrente que acompanha os passos da pessoa, gerando eletricidade ao mesmo tempo.

Interpretar os sinais não é tão simples, exigindo um programa de inteligência artificial.
[Imagem: Qiongfeng Shi et al. - 10.1038/s41467-020-18471-z]

Casa inteligente

O fenômeno explorado é bem conhecido, mas a configuração dos sensores é crítica e o reconhecimento do caminhar de uma pessoa é computacionalmente mais complexo de analisar do que outros dados biométricos. Para contornar esse problema, os pesquisadores usaram um modelo de aprendizado profundo já bem desenvolvido, que se mostrou capaz de converter os sinais elétricos em informações sobre os passos dados sobre o piso.

Os dados de tensão coletados dessa forma permitiram fazer demonstrações como abrir uma porta automática à medida que uma pessoa se aproximava e acender e apagar as luzes de acordo com a presença de ocupantes.

"Depois de otimizar a estrutura da rede e outros parâmetros de alto nível, conseguimos atingir uma precisão de previsão média de 96% para um conjunto de dados de dez pessoas, oferecendo alta precisão em cenários práticos em tempo real," disse Shan.

Mas a equipe ainda não está satisfeita com esses resultados iniciais: "Vamos otimizar ainda mais os sensores para melhorar a robustez, a precisão e a funcionalidade. Planejamos expandir a aplicação para além da identificação do usuário, rumo a interações baseadas em casas inteligentes, como reconhecimento de movimento e previsão de gestos," finalizou o pesquisador.

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