智能毛衣来了！MIT开发「触觉纺织品」，可反馈人体信息帮助呼吸训练

想拥有一件智能毛衣吗？

除了智能手机、手表之外，未来的可穿戴设备又要新增一员大将——触觉纺织品。

这是麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）研究团队的最新成果，一款新型的纺织品“Omnifiber”，它能够“感知”被拉伸或压缩的程度，提供即时的触觉反馈，可用于帮助训练歌手或运动员进行呼吸训练，或帮助患者从疾病或手术中恢复呼吸模式。

▍有“触感”的纺织物

Omnifiber的设计基于原始的流体人造肌肉，人造肌肉由弹性管和包裹的纤维编织套组成，根据纤维编织方式的不同，再通过控制弹性管内的流体输入，可改变致动行为，如伸长、收缩或者弯曲。

为了可以制成“智能毛衣”，Omnifiber 要比普通的人造肌肉更细，更灵活和柔软。它被设计为具有五层软纤维的复合材料：最里面的流体通道、基于硅树脂的弹性管、可检测应变的可拉伸传感器、控制纤维外部尺寸的可拉伸外网，以及对整体可延展性提供机械约束的非拉伸长丝。

Omnifiber可以通过输入气体来驱动，开发人员利用两个微型隔膜泵串联充气，利用闭环控制和双向交互可以产生更高的压力来同时驱动多个长纤维。

OmniFiber 可以用正常的编织方式制成衣服，例如缝纫、机织，纤维中的可拉伸传感器实时捕捉、应变简单的弯曲行为，就像皮肤一样产生多种触觉特性，可拉伸、压缩、振动等。

不仅如此，它响应迅速，轴向位移峰值为 150 毫米/秒，具有高应变性能，可达245%，输出力也可达到19 N。

▍穿上它，你就是科学界的时尚弄潮儿

穿上它是什么体验呢？

第一个试穿的用户是一名歌唱家，研究人员将OmniFiber编织成紧身衣，来帮助她进行唱歌时的呼吸训练。

紧身衣的设计由三个模块组成，它们通过顺序加压和排气来模拟穿着者身体上的蠕动呼吸运动，实现 1.2 - 6.5 kPa 的均匀压缩压力，允许对身体进行轻度到更强的压缩范围。此外，在紧身衣背面设计 1.8 毫米的单个连续 OmniFiber 系带，可以让穿着者的身体动态与衣服更合身。

研究人员还利用OmniFiber制作了多种可穿戴设备，例如能弹钢琴的嵌入式“技能手套”，能反映人体脊柱运动的“背背佳”，以及用于表达和游戏的仿生机器人。

▍更精细和更长

人造肌肉并不是一个新话题了，但多数人造肌肉纤维的缺点是它们要么是热激活的，当与人体皮肤接触时会导致过热，要么它们的功率效率低或训练过程繁重。

OmniFiber 的非凡之处在于它不需要加热来改变其形状，也不需要复杂精细的编织过程，研究人员未来计划让OmniFiber变得更细，并开发制造系统以能够生产更长的长丝。在接下来的几个月里，他们也会尝试将该系统的呼吸训练从专业歌手转移到新手歌手，然后再探索不同类型的动作研究，例如研究舞者的动作。