把機器人穿在身上，終將到來的智能服裝時代

編譯 莫莊非

在英國動畫電影《超級無敵掌門狗：錯誤的褲子》中，有一條未來主義的褲子可幫助穿著者行走于墻壁和天花板。

英國科學家表示，這部電影激發了他們的科研靈感：能不能創造出機器人服裝來幫助社會呢？于是，他們打造了一套“機器人褲子”，配置有電動泵，后者可將空氣泵入褲子里的細管使其膨脹，進而幫助老年人或殘疾人起床或改善血液循環。

如今在世界各地的大學實驗室里，材料科學家、計算機程序員和面料設計師正致力于研發可穿戴機器人，推動“利用服裝保持身體健康或改善日常生活”這一理想成真。

麻省理工學院的材料科學教授約爾·芬克（Yoel Fink）說道：“我們正處于制造出像iPhone這樣產品的前期階段。這非常令人興奮。”

2022年6月，澳大利亞的研究人員研發出機器人紡織纖維，由其制成的織物可自動移動。2021年，麻省理工學院的科學家們創建了計算機可編程纖維（內嵌微芯片），并利用電池凝膠制備得到纖維電池；這種電池可以植入衣服并為機器人織物提供動力。這方面的技術似乎正趨于成熟——業界正試圖為士兵和間諜開發智能服裝。

研究人員表示，他們的事業正處于轉折點，并且很快就將迎來一個新時代：服裝會擁有一套電腦般的系統，能夠感知穿戴者的身體感覺，并據此發出指令，為其提供幫助。科學家預測，大家可以期待今后十年間出現一系列未來主義的產品：褲子能幫助老年人或殘疾人行走；運動襪可通過自動壓縮促進血液流動；孕婦裝可以跟蹤胎兒心率以改善妊娠結果。

近年來，諸多企業開始發布與手機連接的智能服裝。谷歌的Jacquard項目攜手李維斯、伊夫圣羅蘭和阿迪達斯等服裝品牌，推出一系列智能服裝，通過將傳感器安裝于牛仔夾克、背包和鞋子里，使用戶能通過操縱穿戴品來訪問智能手機。李維斯的牛仔衣有智能袖口，滑動便可切換音樂；圣羅蘭的雙肩包是觸控的，能通過對肩帶上的觸敏區域做特定手勢，控制與其配對的手機；阿迪達斯的智能鞋墊內含芯片，可追蹤用戶的運動數據，并與足球手游聯動。此外，時尚科技初創公司Wearablex打造了同樣連接智能設備的瑜伽褲，可通過振動提示來幫用戶改善姿勢。

不過，研究人員表示，這些“聯網”服裝只是智能服裝技術的第一波浪潮——他們正致力于推動更多技術創新，打造功能更強大的新一代服裝。

澳大利亞新南威爾士大學的科學家試圖創建能改變形狀的面料。該校醫療機器人實驗室的負責人、高級講師丹·多（Than Do）博士表示，他的團隊已經制作出直徑與紗線相當的硅管，并將其編織成片狀織物（靈感來自肌肉纖維）。這些微管受到電刺激或熱刺激的觸發后，會使織物呈現出各種預編程的形狀。

當然，多博士的團隊仍然面臨挑戰。其中一個重大難點在于，怎樣使這些硅管體積更小，以便其輕松地與紗線或其他織物編織到一起而又不增加體積。目前，它們的直徑為0.5毫米，而研究團隊的目標是0.1毫米，大致相當于普通注射器針頭的尺寸。而紗線的平均直徑約為3～4毫米。

麻省理工學院的材料科學教授約爾·芬克（Yoel Fink）表示，智能服裝領域要出現真正的變革，關鍵一步是令織物內部具備計算能力，能夠監測生理跡象并指導技術。研究人員正在嘗試構建可以處理人類皮膚生成的數據并將其轉化為對衣服指令的算法。

他說道：“軟件將決定你接受什么服務。未來的智能服裝看起來與今天的尋常T恤和褲子無異。”

芬克和其他研究人員創建了帶有數百個硅膠微芯片的纖維用以傳輸數字信號——如果要讓服裝能自動跟蹤心率或足部腫脹等信息，這是必不可少的。這些纖維足夠小，小到能穿過針頭，能被散布至織物內并歷經至少10次清洗。

麻省理工學院的其他學者還創造了一種可編織成織物、超長纖維形式的可充電式鋰離子電池，無需外部電源即可為紡織品供電。

但芬克表示，該領域面臨的一個最大挑戰在于設計。他說道：“新一代智能織物應該是什么樣子的？它應該是看起來、摸起來、穿起來、洗起來都與現在你身上穿的衣服別無二致才行。” 芬克指出，他自己的實驗室正在與美國羅德島設計學院的工業設計師合作，以期解決關鍵難點。

耶魯大學機械工程教授麗貝卡·克萊默-博蒂格里奧（Rebecca Kramer-Bottiglio）認同芬克觀點：在智能紡織品“完全兌現其潛力”之前，仍存諸多障礙。一個相當大的挑戰就是，怎樣使這些內嵌大量電子設備的纖維制品足以耐受多次洗滌。

另一方面，克萊默-博蒂格里奧也將穿著舒適性視為難題。 “大量特殊纖維的引入可能嚴重降低服飾鞋履的可穿戴性。用戶可能會很難把一件智能衣穿上身，又或者穿上以后很難脫下來，穿著體驗很不舒適。”此外，她指出研發者必須找到將機器人纖維置入織物的最佳方法，并確保電源重量足夠輕。

雖說困難很多，不過克萊默-博蒂格里奧還是樂觀地認為科學家會找到前進的道路。她說：“現階段的技術突破正指向一個并不遙遠的、智能服裝懸掛衣櫥的未來。”

資料來源 The Washington Post