袜子传感器 把传感器穿身上！MIT发明智能袜子，能监测蹲起抬腿和弯腰
把传感器穿身上！MIT发明智能袜子，能监测蹲起抬腿和弯腰
智 东 西（公众号： zhidxcom ）
编译 | 高歌
编辑 | 云鹏
智东西3月26日消息，本周三，麻省理工计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员研究出一套智能服装，该设备可以判断穿戴者的动作，根据压力检测患者姿态或帮助教练分析动作是否标准，在医疗、体育等领域拥有一定潜力。
该研究登上了顶级学术期刊《自然·电子》，论文题目为《使用适形触觉纺织品了解人与环境的相互作用（Learning human–environment interactions using conformal tactile textiles）》。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00558-0
一、AI算法修正错误，智能服装面料优异
文章的第一作者Yiyue Luo称，一般来说，很难开发出一款能通过大量传感器提供高精度数据的量产可穿戴设备。
如果设备中含有大量传感器阵列，其中一部分将会互相干扰，还有的会停止工作。因此研究人员开发了一个自我纠错机制，通过使用自监督机器学习算法来识别并调整某些传感器的错误。
此外，与许多现有的可穿戴电子设备不同，智能服装采用的压阻纤维可以融入传统的服装生产，这种纤维织出来的面料触感柔软、延展性好、透气性优秀，可以在多种服装中使用。
二、智能袜子可分辨十种动作
CSAIL的研究小组称，当前，研究团队已经开发出从袜子、手套到背心等一系列原型设备，可以通过测量压阻纤维所受压力，判断穿戴者是在坐着、走路还是躺着。
具体来说，穿戴者从一个姿势转换到另一个姿势时，智能袜子就可以通过不同的压力触觉数据判断穿戴者的姿势。该设备可以通过脚底压力的不同，可以预测出蹲起、弓步、侧弓步、转体、侧抬腿、行走、上下台阶、侧跨步、弯腰、前倾等动作。
智能服装根据压力变化预测蹲起动作（来源：Tech Xplore）
另外，全尺寸智能背心也可以借助与皮肤表面的触感，检测穿戴者的姿势与动作。
三、体育、医学、机器人，触觉传感技术开拓新领域
研究团队设想，体育运动的教练可以使用传感器来分析人们的姿势，并给出改进建议。有经验的运动员也可以用来记录他们的姿势，使初学者的运动姿势更标准。
如果得到病人的允许，智能服装还可以辅助医生监测患者的健康状况，确定病人是否跌倒或失去知觉。
长远来看，智能服装甚至可以帮助训练机器人，研究人员可以利用穿戴者的运动数据学习如何使机器人做出不同的动作。
文章的通讯作者Wan Shou说：“想象一下，智能服装将成为机器人的新皮肤，届时机器人也可以像人类一样拥有触觉。高分辨率触觉传感技术为未来的研究人员开拓了许多令人兴奋的新应用领域。”
结语：智能服装或可推动服装类可穿戴设备发展
最近，数项可穿戴设备的研究发表在《自然》及其子刊上，有电子皮肤、可穿戴微电网等。这些研究的共同之处在于，其研究团队都在关注更贴合人体的设计方案，在避免额外穿戴手环等电子设备的同时，为穿戴者提供更自如、数据更密集的穿戴体验。
本次刊登在《自然·电子》上的这篇论文，通过与传统纤维混合，可以进行大批量生产，可能将进一步推动服装类可穿戴设备的落地，也可能推动机器人触觉、动作等方面的技术进步。
来源：Tech Xplore、《自然·电子》
15岁少年发明一款“袜子”，竟拯救了无数痴呆老人：专为患者准备
«——【·前言·】——»
2000年，美国的一个移民家庭中，年迈的爷爷患上了阿尔兹海默症这个常见于老年人的疾病，阿尔兹海默症无论是对于老人本人还是对于整个家庭而言，都是一场折磨。
不记得亲人、甚至不记得自己的痴呆老人，随时都可能出现危险，而在这个家庭中，年仅15岁的肯尼斯，害怕爷爷出事，竟自行发明了一个奇特的“袜子”，每天，肯尼斯都会为爷爷穿上袜子。
阿尔兹海默症的老人如同年幼无知的幼童，随时可能走丢，而这个十五岁少年肯尼斯发明的袜子，却防止他爷爷走丢高达九百次，这双神奇的袜子究竟是凭借什么原理防止老人走丢的呢？
«——【·祖孙情深·】——»
肯尼斯的爷爷是一位典型的中国移民，他将中国人深厚的家庭观念和隔辈亲的温情带入了在美国的日常生活当中，对于孙子肯尼斯可谓是极尽宠爱。
这让肯尼斯与爷爷之间的感情分外深厚，然而，随着爷爷年纪的增长，他开始渐渐认不出自己昔日最疼爱的孙子肯尼斯了，甚至认不出自己的家……
«——【·阿尔兹海默症·】——»
这是因为肯尼斯的的爷爷患上了阿尔兹海默症，这是一种逐渐剥夺患者记忆和认知能力的疾病。
阿尔兹海默症患者的心理状况非常复杂，他们可能对被限制的环境产生焦虑和抗拒，而这种焦虑又进一步加剧了他们想要“逃离”的冲动。
因此，家庭成员不得不时刻保持警觉，生怕稍有疏忽就会发生走失事件。
随着病情的发展，爷爷开始频繁走失，每一次的走失都为家庭带来了巨大的焦虑和恐慌。
家庭成员轮流看护爷爷，但即使这样，也无法完全避免走失事件的发生。每当夜深人静时，家中总有人留守，心怀忧虑地守护着爷爷的安全。
对于患有阿尔兹海默症的人来说，走失可能会危及生命安全，因为他们往往无法记起自己的身份信息，也无法独立找到回家的路。
肯尼斯亲眼目睹了家庭为了防止爷爷走失而承受的巨大压力，这让他萌生了一个想法——如果有一种方法能够实时监测到爷爷的行动，那么就能有效预防走失事件的发生。
«——【·发明构想·】——»
在肯尼斯的想象中，这个设备必须具备几个关键特性：第一，它必须是便携的，能够无时无刻陪伴在爷爷身边；
第二，它要能够实时反馈信息，一旦爷爷有任何异常行动，家人能够立即得知；
第三，这个设备必须简单易用，确保即使是对技术不熟悉的家庭成员也能轻松操作。在反复思索和试验之后，肯尼斯将目光投向了日常生活中最普通的物品之一——袜子。
袜子的选择并非偶然，它符合了所有肯尼斯设想中的特性。作为日常必穿的服饰，袜子确保了设备能够贴身随行，而且相较于其他可穿戴设备，袜子更不易被患者感知和拒绝。
肯尼斯决定在袜子中嵌入压力传感器，一旦爷爷的脚触地，传感器就能够检测到压力的变化，并通过无线方式发送信号到家人的手机或其他接收设备上。
这样，无论家人身在何处，都能即时了解到爷爷的行动情况。
为了实现这个设想，肯尼斯开始深入研究传感器技术和无线通信。他阅读了大量的技术文献，学习了电路设计和编程知识。
每天放学后，肯尼斯都会花费大量时间进行实验和测试。这一过程中，他遇到了无数的挑战和困难，从传感器的灵敏度调整到信号的稳定传输，每一个环节都充满了技术上的挑战。
然而，这些困难并没有使肯尼斯退缩，反而激发了他更大的决心。通过不懈的努力，肯尼斯最终成功开发出了第一代智能袜子。
«——【·工作原理·】——»
肯尼斯发明的"安全袜子"的工作原理非常巧妙。在袜子的鞋底安装了一个微型压力传感器,这个传感器能够精准检测到人体重量的压力变化。
当阿尔茨海默症患者下床行走时,脚底与地面的压力就会发生变化,这一变化被传感器捕捉到并触发无线信号的发送。
这个无线信号采用了低功耗的蓝牙技术,能够在一定范围内稳定传输。信号被肯尼斯专门开发的手机应用程序接收并解码。
一旦接收到信号,应用程序就会根据预设的方式发出提醒,比如振动、声音或推送通知等。这样一来,患者的家属就能及时发现患者已经下床行走,从而及时予以照应和护理。
整个系统的设计体现了肯尼斯对科技的热爱和创新能力。他将压力传感器、无线通讯和移动应用程序等多种技术有机结合,巧妙地解决了看护阿尔茨海默症患者的实际困难。
与其他复杂的监控设备相比,这套系统使用起来非常简单方便,只需患者穿上特制的袜子就能自动工作,极大减轻了家属的负担。
«——【·优点多多·】——»
肯尼斯发明的"安全袜子"具有多方面的优点和价值。首先,它能够及时发现患者的行动状态,有效避免了传统看护方式中由于家属疏忽而导致的安全隐患。
很多阿尔茨海默症患者由于认知能力下降,有时会在夜间或家人不备时突然下床行走,这给看护带来了极大的挑战。肯尼斯的发明很好地解决了这一问题。
肯尼斯发明的袜子也的确成功防范了自己爷爷的丢失。
其次,这套系统使用非常方便实用。患者只需穿上看似普通的袜子,无需佩戴其他笨重的设备,对日常生活基本没有影响。
与此同时,袜子的设计使其不易被患者摘除,能够可靠监测到行动状态。这种无感知的监测方式,避免了给患者带来额外的精神压力和不适。
再次,这一发明通过与手机应用程序相结合,实现了智能化的监测和提醒。
手机应用不仅能够接收传感器信号,还可以根据需求设置不同的提醒方式,并记录患者的行动数据以备分析。这种智能化的设计大大提高了系统的实用性和可靠性。
最后,肯尼斯的发明成本低廉、操作简单,非常适合普及推广。它为广大阿尔茨海默症患者家庭提供了一种安全有效的解决方案,有助于缓解他们的经济和精神压力,提高患者和家属的生活质量。
«——【·结语·】——»
肯尼斯发明的"安全袜子"不仅解决了自家的实际困扰,更产生了深远的社会影响。
据统计,全球约有5000多万阿尔茨海默症患者,他们的家属在日常看护中面临着巨大的挑战。肯尼斯的这一发明无疑为这些家庭提供了一种前所未有的解决方案。
肯尼斯的袜子因爱而生，惠及万万家庭，而现如今，肯尼斯也已经靠着这双袜子成立了一家公司，成为了一个备受赞誉的企业家。
信息来源：
孙子为患老年痴呆爷爷研制智能袜子:有定位功能——中国青年报
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