柔軟的智能褲子可助你 “飛檐走壁”

站久以後腳感到太累？你可能需要一個仿生的外骨骼。爬樓梯有困難？你恐怕可以試一試仿生動力學長褲。乍一聽“仿生”這個詞充滿了科幻感，但事實上，將工程學與生物機器技術相結合的仿生系統，正逐漸變為現實。
要開發出能廣泛適用的仿生設備，最大的挑戰在於人們使用的情形太複雜，並且人們的身體狀況和身體表現也各有不同。因此到現在，還沒有一款萬能適用的產品。所以，未來仿生學的關鍵在於適應性，得讓仿生設備適用於個體和他所處的環境。

要做到這一點，仿生學需要將三項重要的技術結合起來：傳感、計算和驅動。

• 傳感這一部分，人們可以使用感應器來直接記錄大腦、神經和肌肉活動，使用佩戴在身體上的設備，如加速計，來間接測量手指的運動。
• 在測量之後，電腦將這些信息與人類活動模型相結合，計算出具體使用者的個體運動信息，然後預計人們接下來想要做的事情。
• 最後，電腦系統使用這些預計的情況，把能量分散在不同的動力驅動器上。這種驅動力可以讓機器提供必要的支撐力，並且不斷適應我們身體和壞境的改變。

而柔軟的機器人技術會比傳統的硬型技術更自然。

現在大多數仿生協助設備都是由堅硬的材料構成，如金屬和塑料，它們的移動也由傳統的馬達和變速箱控制。這些技術組合在一起很有效，但是他們的堅硬度恰恰是其最大的缺點。在自然界中，柔軟的組成，如肌肉和骨骼佔了大多數，並且人們發現，用柔軟的材料來支撐手臂或者坐在柔軟的沙發上要更舒服。


柔軟機器人所構成的仿生學褲子

新型的柔性機器人技術能克服上面所提到的傳統仿生設備的缺點。如同其名字一樣，這些新型的系統引用了柔順的材料，可以自然地與人類身體活動相配合。它們由彈性塑料、橡膠和膠體組成，在電力的驅動下模擬彎曲、拉伸等人類運動。
這些智能材料可以模仿生物體肌肉的收縮，通常被稱為“人工肌肉”。因為有眾多優點，我們可以創造出新的適應性設備，如智能仿生褲來協助人類運動和康復。

英國工程物理研究協會近期宣佈，他們將投入530萬英鎊用於開發下一代的可適應性仿生設備，其中就包括開發柔性智能長褲，以幫助殘疾人和老人保持獨立的運動能力。

通過與利茲大學、諾丁漢大學等研究機構合作，開發智能仿生長褲的目標之一就是要證明全自動智能服裝的可行性。這些智能長褲將可以監測出穿着者的意圖，在他們有需求時給予自動化的力量支持。例如，幫助人們從椅子上起身或者是爬樓梯。

當然，這並不僅僅是一個科技應用，這些柔軟的機器服裝還得易於穿着，並且做到衞生、舒適和有型。而要做到這些，在開發過程中還需要目標用户和健康專家們的合作。

未來的智能長褲可能將和人們的身體更加緊密接觸，通過在皮膚下植入感應器，它能夠直接檢測神經信號，而更加精確的使用者意圖的信息也可以測量出來，這將使得設備與穿戴者間的關係更加自然。
近期的一項實驗已經展示出了這種產品的潛力，有3名手部嚴重受傷的病人在截肢後移植了用神經信號控制的假手，之後他們得以完成日常生活中必備的一些動作。這條消息似乎將打開一個新的紀元，在將來，可穿戴的仿生設備將與人的身體更加和諧相處，它們將被用來協助人們的運動和康復。

Via popsci


資料來源：雷鋒網
作者/編輯：譚成好