智能毛衣來了！MIT開發「觸覺紡織品」，可反饋人體信息幫助呼吸訓練

以下文章來源于機器人大講堂 ，作者Robospeak

想擁有一件智能毛衣嗎？

除了智能手機、手表之外，未來的可穿戴設備又要新增一員大將——觸覺紡織品。

這是麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（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，提供即時的觸覺反饋，可用于幫助訓練歌手或運動員進行呼吸訓練，或幫助患者從疾病或手術中恢復呼吸模式。

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，再通過控制彈性管內的流體輸入，可改變致動行為，如伸長、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，以及對整體可延展性提供機械約束的非拉伸長絲。

Omnifiber可以通過輸入氣體來驅動，開發人員利用兩個微型隔膜泵串聯充氣，利用閉環控制和雙向交互可以產生更高的壓力來同時驅動多個長纖維。

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時捕捉、應變簡單的彎曲行為，就像皮膚一樣產生多種觸覺特性，可拉伸、壓縮、振動等。

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，你就是科學界的時尚弄潮兒

穿上它是什么體驗呢？

第一個試穿的用戶是一名歌唱家，研究人員將OmniFiber編織成緊身衣，來幫助她進行唱歌時的呼吸訓練。

緊身衣的設計由三個模塊組成，它們通過順序加壓和排氣來模擬穿著者身體上的蠕動呼吸運動，實現 1.2 - 6.5 kPa 的均勻壓縮壓力，允許對身體進行輕度到更強的壓縮范圍。此外，在緊身衣背面設計 1.8 毫米的單個連續 OmniFiber 系帶，可以讓穿著者的身體動態與衣服更合身。

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

人造肌肉并不是一個新話題了，但多數人造肌肉纖維的缺點是它們要么是熱激活的，當與人體皮膚接觸時會導致過熱，要么它們的功率效率低或訓練過程繁重。

OmniFiber 的非凡之處在于它不需要加熱來改變其形狀，也不需要復雜精細的編織過程，研究人員未來計劃讓OmniFiber變得更細，并開發制造系統以能夠生產更長的長絲。在接下來的幾個月里，他們也會嘗試將該系統的呼吸訓練從專業歌手轉移到新手歌手，然后再探索不同類型的動作研究，例如研究舞者的動作。