站久以后腳感到太累？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(xué)長褲。乍一聽“仿生”這個詞充滿了科幻感，但事實上，將工程學(xué)與生物機(jī)器技術(shù)相結(jié)合的仿生系統(tǒng)，正逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實。

要開發(fā)出能廣泛適用的仿生設(shè)備，最大的挑戰(zhàn)在于人們使用的情形太復(fù)雜，并且人們的身體狀況和身體表現(xiàn)也各有不同。因此到現(xiàn)在，還沒有一款萬能適用的產(chǎn)品。所以，未來仿生學(xué)的關(guān)鍵在于適應(yīng)性，得讓仿生設(shè)備適用于個體和他所處的環(huán)境。

要做到這一點，仿生學(xué)需要將三項重要的技術(shù)結(jié)合起來：傳感、計算和驅(qū)動。

• 傳感這一部分，人們可以使用感應(yīng)器來直接記錄大腦、神經(jīng)和肌肉活動，使用佩戴在身體上的設(shè)備，如加速計，來間接測量手指的運動。

• 在測量之后，電腦將這些信息與人類活動模型相結(jié)合，計算出具體使用者的個體運動信息，然后預(yù)計人們接下來想要做的事情。

• 最后，電腦系統(tǒng)使用這些預(yù)計的情況，把能量分散在不同的動力驅(qū)動器上。這種驅(qū)動力可以讓機(jī)器提供必要的支撐力，并且不斷適應(yīng)我們身體和壞境的改變。

而柔軟的機(jī)器人技術(shù)會比傳統(tǒng)的硬型技術(shù)更自然。

現(xiàn)在大多數(shù)仿生協(xié)助設(shè)備都是由堅硬的材料構(gòu)成，如金屬和塑料，它們的移動也由傳統(tǒng)的馬達(dá)和變速箱控制。這些技術(shù)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，如肌肉和骨骼占了大多數(shù)，并且人們發(fā)現(xiàn)，用柔軟的材料來支撐手臂或者坐在柔軟的沙發(fā)上要更舒服。

柔軟機(jī)器人所構(gòu)成的仿生學(xué)褲子

新型的柔性機(jī)器人技術(shù)能克服上面所提到的傳統(tǒng)仿生設(shè)備的缺點。如同其名字一樣，這些新型的系統(tǒng)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(qū)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(yōu)點，我們可以創(chuàng)造出新的適應(yīng)性設(shè)備，如智能仿生褲來協(xié)助人類運動和康復(fù)。

英國工程物理研究協(xié)會近期宣布，他們將投入530萬英鎊用于開發(fā)下一代的可適應(yīng)性仿生設(shè)備，其中就包括開發(fā)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(xué)、諾丁漢大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)合作，開發(fā)智能仿生長褲的目標(biāo)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(jiān)測出穿著者的意圖，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(dāng)然，這并不僅僅是一個科技應(yīng)用，這些柔軟的機(jī)器服裝還得易于穿著，并且做到衛(wèi)生、舒適和有型。而要做到這些，在開發(fā)過程中還需要目標(biāo)用戶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(yīng)器，它能夠直接檢測神經(jīng)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(shè)備與穿戴者間的關(guān)系更加自然。

近期的一項實驗已經(jīng)展示出了這種產(chǎn)品的潛力，有3名手部嚴(yán)重受傷的病人在截肢后移植了用神經(jīng)信號控制的假手，之后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(jì)元，在將來，可穿戴的仿生設(shè)備將與人的身體更加和諧相處，它們將被用來協(xié)助人們的運動和康復(fù)。

Via popsci 

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。