MIT集成大量傳感器研發(fā)監(jiān)測蹲起抬腿和彎腰的智能襪子

3月26日消息，本周三，麻省理工計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的研究人員研究出一套智能服裝，該設(shè)備可以判斷穿戴者的動(dòng)作，根據(jù)壓力檢測患者姿態(tài)或幫助教練分析動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)，在醫(yī)療、體育等領(lǐng)域擁有一定潛力。

該研究登上了頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然·電子》，論文題目為《使用適形觸覺紡織品了解人與環(huán)境的相互作用（Learning human–environment interactions using conformal tactile textiles）》。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00558-0▲智能服裝根據(jù)壓力變化預(yù)測蹲起動(dòng)作（來源：Tech Xplore）

一、AI算法修正錯(cuò)誤，智能服裝面料優(yōu)異

文章的第一作者Yiyue Luo稱，一般來說，很難開發(fā)出一款能通過大量傳感器提供高精度數(shù)據(jù)的量產(chǎn)可穿戴設(shè)備。

如果設(shè)備中含有大量傳感器陣列，其中一部分將會(huì)互相干擾，還有的會(huì)停止工作。因此研究人員開發(fā)了一個(gè)自我糾錯(cuò)機(jī)制，通過使用自監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法來識(shí)別并調(diào)整某些傳感器的錯(cuò)誤。

此外，與許多現(xiàn)有的可穿戴電子設(shè)備不同，智能服裝采用的壓阻纖維可以融入傳統(tǒng)的服裝生產(chǎn)，這種纖維織出來的面料觸感柔軟、延展性好、透氣性優(yōu)秀，可以在多種服裝中使用。

二、智能襪子可分辨十種動(dòng)作

CSAIL的研究小組稱，當(dāng)前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出從襪子、手套到背心等一系列原型設(shè)備，可以通過測量壓阻纖維所受壓力，判斷穿戴者是在坐著、走路還是躺著。

具體來說，穿戴者從一個(gè)姿勢轉(zhuǎn)換到另一個(gè)姿勢時(shí)，智能襪子就可以通過不同的壓力觸覺數(shù)據(jù)判斷穿戴者的姿勢。該設(shè)備可以通過腳底壓力的不同，可以預(yù)測出蹲起、弓步、側(cè)弓步、轉(zhuǎn)體、側(cè)抬腿、行走、上下臺(tái)階、側(cè)跨步、彎腰、前傾等動(dòng)作。

另外，全尺寸智能背心也可以借助與皮膚表面的觸感，檢測穿戴者的姿勢與動(dòng)作。

三、體育、醫(yī)學(xué)、機(jī)器人，觸覺傳感技術(shù)開拓新領(lǐng)域

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)想，體育運(yùn)動(dòng)的教練可以使用傳感器來分析人們的姿勢，并給出改進(jìn)建議。有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)員也可以用來記錄他們的姿勢，使初學(xué)者的運(yùn)動(dòng)姿勢更標(biāo)準(zhǔn)。

如果得到病人的允許，智能服裝還可以輔助醫(yī)生監(jiān)測患者的健康狀況，確定病人是否跌倒或失去知覺。

長遠(yuǎn)來看，智能服裝甚至可以幫助訓(xùn)練機(jī)器人，研究人員可以利用穿戴者的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)如何使機(jī)器人做出不同的動(dòng)作。

文章的通訊作者Wan Shou說：“想象一下，智能服裝將成為機(jī)器人的新皮膚，屆時(shí)機(jī)器人也可以像人類一樣擁有觸覺。高分辨率觸覺傳感技術(shù)為未來的研究人員開拓了許多令人興奮的新應(yīng)用領(lǐng)域。”

結(jié)語：智能服裝或可推動(dòng)服裝類可穿戴設(shè)備發(fā)展

最近，數(shù)項(xiàng)可穿戴設(shè)備的研究發(fā)表在《自然》及其子刊上，有電子皮膚、可穿戴微電網(wǎng)等。這些研究的共同之處在于，其研究團(tuán)隊(duì)都在關(guān)注更貼合人體的設(shè)計(jì)方案，在避免額外穿戴手環(huán)等電子設(shè)備的同時(shí)，為穿戴者提供更自如、數(shù)據(jù)更密集的穿戴體驗(yàn)。

本次刊登在《自然·電子》上的這篇論文，通過與傳統(tǒng)纖維混合，可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)，可能將進(jìn)一步推動(dòng)服裝類可穿戴設(shè)備的落地，也可能推動(dòng)機(jī)器人觸覺、動(dòng)作等方面的技術(shù)進(jìn)步。