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        把機器人穿在身上,終將到來的智能服裝時代

        2022-01-01 08:58:52編譯莫莊非
        世界科學(xué) 2022年11期
        關(guān)鍵詞:克萊默芬克麻省理工學(xué)院

        編譯 莫莊非

        在英國動畫電影《超級無敵掌門狗:錯誤的褲子》中,有一條未來主義的褲子可幫助穿著者行走于墻壁和天花板。

        英國科學(xué)家表示,這部電影激發(fā)了他們的科研靈感:能不能創(chuàng)造出機器人服裝來幫助社會呢?于是,他們打造了一套“機器人褲子”,配置有電動泵,后者可將空氣泵入褲子里的細管使其膨脹,進而幫助老年人或殘疾人起床或改善血液循環(huán)。

        如今在世界各地的大學(xué)實驗室里,材料科學(xué)家、計算機程序員和面料設(shè)計師正致力于研發(fā)可穿戴機器人,推動“利用服裝保持身體健康或改善日常生活”這一理想成真。

        麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)教授約爾·芬克(Yoel Fink)說道:“我們正處于制造出像iPhone這樣產(chǎn)品的前期階段。這非常令人興奮?!?/p>

        2022年6月,澳大利亞的研究人員研發(fā)出機器人紡織纖維,由其制成的織物可自動移動。2021年,麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們創(chuàng)建了計算機可編程纖維(內(nèi)嵌微芯片),并利用電池凝膠制備得到纖維電池;這種電池可以植入衣服并為機器人織物提供動力。這方面的技術(shù)似乎正趨于成熟——業(yè)界正試圖為士兵和間諜開發(fā)智能服裝。

        研究人員表示,他們的事業(yè)正處于轉(zhuǎn)折點,并且很快就將迎來一個新時代:服裝會擁有一套電腦般的系統(tǒng),能夠感知穿戴者的身體感覺,并據(jù)此發(fā)出指令,為其提供幫助??茖W(xué)家預(yù)測,大家可以期待今后十年間出現(xiàn)一系列未來主義的產(chǎn)品:褲子能幫助老年人或殘疾人行走;運動襪可通過自動壓縮促進血液流動;孕婦裝可以跟蹤胎兒心率以改善妊娠結(jié)果。

        近年來,諸多企業(yè)開始發(fā)布與手機連接的智能服裝。谷歌的Jacquard項目攜手李維斯、伊夫圣羅蘭和阿迪達斯等服裝品牌,推出一系列智能服裝,通過將傳感器安裝于牛仔夾克、背包和鞋子里,使用戶能通過操縱穿戴品來訪問智能手機。李維斯的牛仔衣有智能袖口,滑動便可切換音樂;圣羅蘭的雙肩包是觸控的,能通過對肩帶上的觸敏區(qū)域做特定手勢,控制與其配對的手機;阿迪達斯的智能鞋墊內(nèi)含芯片,可追蹤用戶的運動數(shù)據(jù),并與足球手游聯(lián)動。此外,時尚科技初創(chuàng)公司W(wǎng)earablex打造了同樣連接智能設(shè)備的瑜伽褲,可通過振動提示來幫用戶改善姿勢。

        不過,研究人員表示,這些“聯(lián)網(wǎng)”服裝只是智能服裝技術(shù)的第一波浪潮——他們正致力于推動更多技術(shù)創(chuàng)新,打造功能更強大的新一代服裝。

        澳大利亞新南威爾士大學(xué)的科學(xué)家試圖創(chuàng)建能改變形狀的面料。該校醫(yī)療機器人實驗室的負責(zé)人、高級講師丹·多(Than Do)博士表示,他的團隊已經(jīng)制作出直徑與紗線相當(dāng)?shù)墓韫埽⑵渚幙棾善瑺羁椢铮`感來自肌肉纖維)。這些微管受到電刺激或熱刺激的觸發(fā)后,會使織物呈現(xiàn)出各種預(yù)編程的形狀。

        當(dāng)然,多博士的團隊仍然面臨挑戰(zhàn)。其中一個重大難點在于,怎樣使這些硅管體積更小,以便其輕松地與紗線或其他織物編織到一起而又不增加體積。目前,它們的直徑為0.5毫米,而研究團隊的目標(biāo)是0.1毫米,大致相當(dāng)于普通注射器針頭的尺寸。而紗線的平均直徑約為3~4毫米。

        麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)教授約爾·芬克(Yoel Fink)表示,智能服裝領(lǐng)域要出現(xiàn)真正的變革,關(guān)鍵一步是令織物內(nèi)部具備計算能力,能夠監(jiān)測生理跡象并指導(dǎo)技術(shù)。研究人員正在嘗試構(gòu)建可以處理人類皮膚生成的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為對衣服指令的算法。

        他說道:“軟件將決定你接受什么服務(wù)。未來的智能服裝看起來與今天的尋常T恤和褲子無異?!?/p>

        芬克和其他研究人員創(chuàng)建了帶有數(shù)百個硅膠微芯片的纖維用以傳輸數(shù)字信號——如果要讓服裝能自動跟蹤心率或足部腫脹等信息,這是必不可少的。這些纖維足夠小,小到能穿過針頭,能被散布至織物內(nèi)并歷經(jīng)至少10次清洗。

        麻省理工學(xué)院的其他學(xué)者還創(chuàng)造了一種可編織成織物、超長纖維形式的可充電式鋰離子電池,無需外部電源即可為紡織品供電。

        但芬克表示,該領(lǐng)域面臨的一個最大挑戰(zhàn)在于設(shè)計。他說道:“新一代智能織物應(yīng)該是什么樣子的?它應(yīng)該是看起來、摸起來、穿起來、洗起來都與現(xiàn)在你身上穿的衣服別無二致才行?!?芬克指出,他自己的實驗室正在與美國羅德島設(shè)計學(xué)院的工業(yè)設(shè)計師合作,以期解決關(guān)鍵難點。

        耶魯大學(xué)機械工程教授麗貝卡·克萊默-博蒂格里奧(Rebecca Kramer-Bottiglio)認同芬克觀點:在智能紡織品“完全兌現(xiàn)其潛力”之前,仍存諸多障礙。一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)就是,怎樣使這些內(nèi)嵌大量電子設(shè)備的纖維制品足以耐受多次洗滌。

        另一方面,克萊默-博蒂格里奧也將穿著舒適性視為難題。 “大量特殊纖維的引入可能嚴重降低服飾鞋履的可穿戴性。用戶可能會很難把一件智能衣穿上身,又或者穿上以后很難脫下來,穿著體驗很不舒適?!贝送?,她指出研發(fā)者必須找到將機器人纖維置入織物的最佳方法,并確保電源重量足夠輕。

        雖說困難很多,不過克萊默-博蒂格里奧還是樂觀地認為科學(xué)家會找到前進的道路。她說:“現(xiàn)階段的技術(shù)突破正指向一個并不遙遠的、智能服裝懸掛衣櫥的未來?!?/p>

        資料來源 The Washington Post

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