英国科学家研发智能裤装 可支撑老年人独立自由行动

2018-09-13 15:38:44 来源: 网易科技报道
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网易科技讯 9月13日消息,据BBC报道,乔纳森·罗西特(Johnathan Rossiter)骄傲地展示他的新裤子。它颜色绚丽,适合跑步,但更值得注意的是,它不仅仅是名牌莱卡的产品,而其本身是一款软体机器人。罗西特说:“我们都会变老,我们的行动能力也会随着减弱。我们想做的是给人们一些额外的帮助,尽可能长时间地保持他们的独立性。”

许多英国研究人员认为,这种未来远景可能需要依赖于可穿戴的软体机器人。为此,他们开发出机器人肌肉、充气的塑料气泡,可以把腿从坐着的姿势支撑为站立姿势。将这项技术应用到裤子中可能还需要10年的时间,但它将增强我们在最需要的时候站立和行走的能力。

英国科学家研发智能裤装 可支撑老年人独立自由行动
图1:最新机动技术,左侧是加强“袖口”以支撑膝盖,右侧则是人造肌肉以帮助支撑机械腿

谁会穿智能裤装?

来自英国布里斯托尔大学的罗西特教授解释说:“英国大约有1000万残疾人。这包括有功能性残疾的人,也包括那些年老时行动不便的人。”到2046年,65岁及以上人口比例可能会增长到总人口的近四分之一。英国约有120万人患有中风,其中许多人移动时将需要帮助。人们所经历的问题可能包括走路、坐下和站立,也可能是其他日常任务,比如穿衣。

社会服务将承受越来越大的压力,以提供更多的照顾者和职业治疗。这激起了罗西特的灵感,他利用EPSRC (英国工程与自然科学研究理事会资助的200万英镑资金开发机器人解决方案,以改进传统的手杖、轮椅或电动代步车。在本周于赫尔举行的英国科学节上,研究人员首次展示了这种技术和应用它们的服装。

罗西特教授表示:“我们的目标之一就是以一种人造形式复制人类肌肉,以便于把它们缝进裤子里,这样就有了可以帮助人们行动的动力裤。”

智能裤装涉及什么技术?

罗西特教授与来自英国各地的科学家合作,将纳米粒子科学、功能性3D打印、智能材料开发和人工肌肉技术结合在一起。他说:“软体机器人能够制造出与传统机器人截然不同的复杂材料和结构。我们已经研究过许多生物,它们的动作非常复杂,它们的感知和控制能力非常强,就像章鱼一样,它们可以弯曲和扭曲挤进狭小的空间中。我们可以把这些能力中的部分植入到人造肌肉中,然后再融入到衣服内。”

在科学节上,罗西特教授的团队展示了人造肌肉。在外人看来,它们看起来像一串串用透明塑料制成的鸡尾酒香肠(感觉像塑料袋),可以充气。一旦膨胀,整个结构就会像肌肉一样收缩起来,鸡尾酒香肠就会变得像珠串的形状。人造肌肉能产生相当大的力量,布里斯托大学的研究人员证明,它能将机器腿从坐着的姿势支撑位站着的姿势。

英国科学家研发智能裤装 可支撑老年人独立自由行动
图2:人造肌肉就像由透明塑料制成的长长的鸡尾酒香肠

另一场演示显示,几根充气的长塑料香肠袖口,它们排列在膝盖周围。一旦充气,它就变得更硬,对膝盖起到更大的支撑作用。罗西特教授解释称:“这意味着你可以站得更舒服。”

不过,在日常生活中使用它们可能会产生许多噪音。研究团队表示,他们的愿景是使用电活性聚合物,即需要电力的材料。罗西特教授表示:“这种设计很好,因为你有可以放在口袋里的手机电池、锂聚合物电池。有了这些,你就有了可以通电的材料,它们就会像肌肉一样收缩。”当然它们会保持静默。

一旦嵌入到裤子中,就可以使用嵌入式控制系统,电活性聚合物本身会产生电信号。罗西特解释说:“所以我们有能力通过同样的物质测量某个人的动作,而同样的物质也会将力量传递给这个人。这些材料将充当传感、计算媒介,然后把力量送到正确的地方。”

这项技术可能会提供延长老年人独立生活的潜力,但潜在的负面影响可能会让人们放弃使用自己的肌肉,然后变得越来越虚弱。但作为一种康复设备,它将发挥巨大作用。罗西特解释说:“那些身体较弱的人会变得更强壮,使用这种设备/裤子(运动裤)使他们的腿和膝盖变得更强壮。”

毫无疑问,核心技术正以突飞猛进的速度发展,研究人员正在付诸行动。但这种裤子仍然只是一条色彩鲜艳的打底裤,至少目前如此。

坚持时尚风格

研究人员还设计了空气驱动的裤腰,只要按一下按钮,裤子的腰部就会松开,掉到地板上。虽然这些演示只是漫画效果,但具有真正的实际潜力。罗西特教授称:“功能性大小便失禁的人就是不能及时赶到厕所,最终只能使用护垫。这对他们的生活方式来说是个可怕的改变,我们也在努力避免这种情况的发生。”

机器人衣裤也需要清洗。然后是风格问题。例如,79岁的老年人是否愿意花时间选择五颜六色的莱卡裤子,这是有争议的。所以它们必须看起来好看,但谁的品味更合适呢?这可能意味着,紧身衣或其他更宽松的内衣需要与该技术共同开发。

即将投入使用?

罗西特教授说:“我们正在反思:如果我们相对健康,随着我们慢慢变老,我们会变成什么样的人?医疗服务机构很喜欢我们的发明。他们已经意识到,如果要与人体互动,最好是柔软的东西,而不是那种可怕的坚硬外骨骼。”

该团队的下一阶段工作将包括与临床医生、慈善机构和假肢设备公司合作。罗西特教授预测,如果有好的设计和制造公司参与,这款智能裤装有望在10年内上市。但正如罗西特解释的那样:“它们可能是智能膝盖骨、智能脚踝支撑或智能裤子。因此,我认为,在几年之内,简单易用的产品会相对迅速地出现。”

但首先,这些研究人员还有很多问题需要解决。比如如何在裤子里储存足够的能量而又不会变得太沉,以及如何长时间储存能量。正如罗西特教授所指出的那样:“你不会想走到山顶后,却突然发现自己无法从另一边下去。”(小小)

姚立伟 本文来源:网易科技报道 责任编辑:姚立伟_NT6056
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