Sensor mecânico com comando de voz funciona sem bateria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2024

O protótipo do sensor de som é relativamente grande, mas as novas versões já estão sendo miniaturizadas.
[Imagem: Astrid Robertsson/ETH Zurich]

Metassensor mecânico

Se alguém lhe falar sobre um sensor de som você provavelmente pensará em um microfone. Mas existe uma variedade de sensores para captar vibrações, que são usados para funções que vão desde monitorar infraestruturas, como pontes ou edifícios, até dispositivos médicos, como próteses auditivas.

Mas todos têm algo em comum: Eles exigem um suprimento constante de energia. A energia para isso geralmente vem de baterias, que precisam ser substituídas assim que sua carga acaba, o que exige manutenção, que é cara, e gera lixo.

Agora, pesquisadores suíços desenvolveram um novo tipo de sensor mecânico que resolve esse problema: "O sensor funciona de forma puramente mecânica, e não requer fonte de energia externa. Ele simplesmente utiliza a energia vibracional contida nas ondas sonoras," contou a pesquisadora Tena Dubcek, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH).

Mas é bem mais do que isso: Sempre que um determinado som ou ruído é emitido, as ondas sonoras que chegam ao sensor fazem-no vibrar. Acontece que o sensor pode ser configurado para qualquer onda sonora, como uma palavra específica, por exemplo - só essa palavra então fará o sensor vibrar. E essa energia vibracional é suficiente para gerar um minúsculo pulso elétrico que liga um dispositivo eletrônico associado, que fica em estado de espera.

Estrutura e funcionamento do metassensor mecânico.
[Imagem: Tena Dubcek et al. - 10.1002/adfm.202311877]

Sensor com comando de voz

O sensor mecânico é um metamaterial: Não é o material utilizado que confere ao sensor suas propriedades especiais, mas sim sua estrutura. "Nosso sensor consiste puramente em silicone e não contém metais pesados tóxicos nem terras raras, como é o caso dos sensores eletrônicos convencionais," destacou ainda o professor Marc Serra-Garcia.

São dezenas de placas conectadas entre si por meio de pequenas barras. Essas barras de ligação funcionam como molas, e são essas molas que determinam se uma fonte sonora específica aciona ou não o sensor.

O protótipo de demonstração distingue entre as palavras faladas "três" e "quatro". Como a palavra "quatro" tem mais energia sonora, ela ressoa com o sensor, fazendo-o vibrar, enquanto a palavra "três" não. Isso significa que a palavra "quatro" pode ligar um dispositivo ou desencadear processos adicionais - nada aconteceria com a palavra "três".

A equipe já está trabalhando em variantes mais sofisticadas, que serão capazes de distinguir até doze palavras diferentes, como comandos padrão de máquinas, como "ligar", "desligar", "para cima", "para baixo" etc. E, em comparação com o protótipo, que tem o tamanho da palma da mão, as novas versões já estão sendo miniaturizadas, tendo mais ou menos o tamanho de uma unha do polegar.

Aplicações em engenharia e medicina

Os pesquisadores sugerem várias aplicações onde seu sensor mecânico sem baterias poderá ser útil, como no monitoramento de edifícios e outras estruturas civis, monitoramento de terremotos e monitoramento de poços de petróleo exauridos, que podem apresentar vazamentos de gás.

Há espaço também para aplicações médicas, como implantes cocleares. Essas próteses para pessoas com deficiência auditiva requerem uma fonte de alimentação permanente para processar os sinais. Essas baterias ficam localizadas atrás da orelha, onde não há espaço para baterias grandes, exigindo trocas constantes, tipicamente a cada doze horas. Os novos sensores também poderiam ser usados para a medição contínua da pressão ocular, dizem os pesquisadores.

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