智能毛衣來(lái)了！MIT開(kāi)發(fā)「觸覺(jué)紡織品」，可反饋人體信息幫助呼吸訓練

以下文章來(lái)源于機器人大講堂 ，作者Robospeak

想擁有一件智能毛衣嗎？

除了智能手機、手表之外，未來(lái)的可穿戴設備又要新增一員大將——觸覺(jué)紡織品。

這是麻省理工學(xué)院計算機科學(xué)與人工智能實(shí)驗室（CSAIL）研究團隊的最新成果，一款新型的紡織品“Omnifiber”，它能夠“感知”被拉伸或壓縮的程度，提供即時(shí)的觸覺(jué)反饋，可用于幫助訓練歌手或運動(dòng)員進(jìn)行呼吸訓練，或幫助患者從疾病或手術(shù)中恢復呼吸模式。

有“觸感”的紡織物

Omnifiber的設計基于原始的流體人造肌肉，人造肌肉由彈性管和包裹的纖維編織套組成，根據纖維編織方式的不同，再通過(guò)控制彈性管內的流體輸入，可改變致動(dòng)行為，如伸長(cháng)、收縮或者彎曲。

為了可以制成“智能毛衣”，Omnifiber 要比普通的人造肌肉更細，更靈活和柔軟。它被設計為具有五層軟纖維的復合材料：最里面的流體通道、基于硅樹(shù)脂的彈性管、可檢測應變的可拉伸傳感器、控制纖維外部尺寸的可拉伸外網(wǎng)，以及對整體可延展性提供機械約束的非拉伸長(cháng)絲。

Omnifiber可以通過(guò)輸入氣體來(lái)驅動(dòng)，開(kāi)發(fā)人員利用兩個(gè)微型隔膜泵串聯(lián)充氣，利用閉環(huán)控制和雙向交互可以產(chǎn)生更高的壓力來(lái)同時(shí)驅動(dòng)多個(gè)長(cháng)纖維。

OmniFiber 可以用正常的編織方式制成衣服，例如縫紉、機織，纖維中的可拉伸傳感器實(shí)時(shí)捕捉、應變簡(jiǎn)單的彎曲行為，就像皮膚一樣產(chǎn)生多種觸覺(jué)特性，可拉伸、壓縮、振動(dòng)等。

不僅如此，它響應迅速，軸向位移峰值為 150 毫米/秒，具有高應變性能，可達245%，輸出力也可達到19 N。

穿上它，你就是科學(xué)界的時(shí)尚弄潮兒

穿上它是什么體驗呢？

第一個(gè)試穿的用戶(hù)是一名歌唱家，研究人員將OmniFiber編織成緊身衣，來(lái)幫助她進(jìn)行唱歌時(shí)的呼吸訓練。

緊身衣的設計由三個(gè)模塊組成，它們通過(guò)順序加壓和排氣來(lái)模擬穿著(zhù)者身體上的蠕動(dòng)呼吸運動(dòng)，實(shí)現 1.2 - 6.5 kPa 的均勻壓縮壓力，允許對身體進(jìn)行輕度到更強的壓縮范圍。此外，在緊身衣背面設計 1.8 毫米的單個(gè)連續 OmniFiber 系帶，可以讓穿著(zhù)者的身體動(dòng)態(tài)與衣服更合身。

研究人員還利用OmniFiber制作了多種可穿戴設備，例如能彈鋼琴的嵌入式“技能手套”，能反映人體脊柱運動(dòng)的“背背佳”，以及用于表達和游戲的仿生機器人。

更精細和更長(cháng)

人造肌肉并不是一個(gè)新話(huà)題了，但多數人造肌肉纖維的缺點(diǎn)是它們要么是熱激活的，當與人體皮膚接觸時(shí)會(huì )導致過(guò)熱，要么它們的功率效率低或訓練過(guò)程繁重。

OmniFiber 的非凡之處在于它不需要加熱來(lái)改變其形狀，也不需要復雜精細的編織過(guò)程，研究人員未來(lái)計劃讓OmniFiber變得更細，并開(kāi)發(fā)制造系統以能夠生產(chǎn)更長(cháng)的長(cháng)絲。在接下來(lái)的幾個(gè)月里，他們也會(huì )嘗試將該系統的呼吸訓練從專(zhuān)業(yè)歌手轉移到新手歌手，然后再探索不同類(lèi)型的動(dòng)作研究，例如研究舞者的動(dòng)作。