MIT 可穿戴新作！AI 襪子掌控人類行動(dòng)，機(jī)器人戴上護(hù)腕不再「觸覺(jué)盲」

從懷表到手表，再到智能手表，既有時(shí)代變遷之下的需求導(dǎo)向，也是可穿戴技術(shù)顯著發(fā)展的結(jié)果。

起初廠商們多以「腕帶+手機(jī)=智能手表」的思路設(shè)計(jì)智能手表，經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，智能手表形態(tài)上更為簡(jiǎn)約輕便，功能上也越來(lái)越豐富，不僅限于為手機(jī)做輔助，也逐漸有了監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)、睡眠、壓力、血氧飽和度、心率等數(shù)據(jù)的功能。

有這樣兩個(gè)問(wèn)題：

• 對(duì)于沒(méi)有手表佩戴習(xí)慣的群體，哪些可穿戴產(chǎn)品適合運(yùn)動(dòng)時(shí)佩戴？

• 不集成大量高精度傳感器的前提下，可穿戴產(chǎn)品如何很好地監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)、獲取反饋數(shù)據(jù)？

對(duì)此，MIT 給出了一個(gè)解決方案——我們必不可少的衣物可以說(shuō)是最好的可穿戴設(shè)備，因此可以利用特殊纖維設(shè)計(jì)衣物，穿戴后可通過(guò)接觸用戶身體感知其動(dòng)作，完成數(shù)據(jù)反饋。

前不久，相關(guān)研究成果發(fā)表于 Nature 子刊 Nature Electronics（《自然-電子學(xué)》），題為 Learning human–environment interactions using conformal tactile textiles（使用適形觸覺(jué)紡織品學(xué)習(xí)人類與環(huán)境的互動(dòng)）。

論文作者來(lái)自于 MIT 計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）、微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室及電子工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系。

「適形觸覺(jué)紡織品」長(zhǎng)啥樣？

論文標(biāo)題里的「適形觸覺(jué)紡織品」可以有哪些形式，MIT 在一段視頻里進(jìn)行了展示。

它可以是一雙襪子：

可以是一副手套：

一件背心：

準(zhǔn)確地來(lái)講，MIT 團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的是一個(gè)基于紡織品的觸覺(jué)學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以用來(lái)記錄、監(jiān)測(cè)和學(xué)習(xí)人與環(huán)境的互動(dòng)。

利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行傳感校正

那么，MIT 團(tuán)隊(duì)具體是如何設(shè)計(jì)這種新型可穿戴產(chǎn)品的呢？

論文介紹，「適形觸覺(jué)紡織品」的原材料中包含了一種價(jià)格低廉的壓阻纖維（此外亦有常規(guī)的紡織纖維）。

經(jīng)由機(jī)器編制，就可以形成任意的三維幾何形狀，這一過(guò)程完全由機(jī)器自動(dòng)完成。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)得到了一個(gè)大型觸覺(jué)數(shù)據(jù)集，有著超 100 萬(wàn)個(gè)觸覺(jué)框架，包含人與環(huán)境的多種交互以及與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合的各種應(yīng)用。

通過(guò)數(shù)據(jù)收集，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)自監(jiān)督數(shù)據(jù)修正范式來(lái)規(guī)范響應(yīng)。

研究團(tuán)隊(duì)利用下圖中這只“校準(zhǔn)手套”作為一種靈活的“尺度”，用以糾正形狀更為復(fù)雜的、面積更大的「觸覺(jué)紡織品」。

數(shù)據(jù)表明，這種由 AI 驅(qū)動(dòng)的傳感紡織品可以對(duì)包括坐姿、動(dòng)作在內(nèi)的多種與環(huán)境的互動(dòng)進(jìn)行分類。僅通過(guò)數(shù)據(jù)，即可恢復(fù)動(dòng)態(tài)全身姿態(tài)，從而分析環(huán)境空間信息、發(fā)現(xiàn)生物力學(xué)特征。

如下圖所示，不論是抬腿、平地走路，還是彎腰、轉(zhuǎn)身、上下樓梯等動(dòng)作，系統(tǒng)都能做出穩(wěn)定預(yù)測(cè)。

值得一提的是，這種可穿戴神器還可用于機(jī)器人——研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)一款機(jī)器臂的形狀設(shè)計(jì)了合適大小的織物，發(fā)現(xiàn)機(jī)器臂給出了高分辨率的觸覺(jué)反饋。

對(duì)此，論文通訊作者 Wan Shou 表示：

想象一下，機(jī)器人不再是觸覺(jué)盲，它們有“皮膚”，可以像我們?nèi)祟愐粯犹峁┯|覺(jué)感知。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這種設(shè)計(jì)可在人機(jī)交互（HCI）方面成為更多應(yīng)用的輸入接口，或可用于運(yùn)動(dòng)和康復(fù)訓(xùn)練。

引用來(lái)源：

https://www.nature.com/articles/s41928-021-00558-0

http://www.zaocj.com/news/202101/JhPf7sfRer6JU5Nm.html

https://www.csail.mit.edu/news/smart-clothes-can-measure-your-movements

https://www.youtube.com/watch?v=HDtpOVa49cs

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