舒适、合体的织物检测其穿戴者的活动

使用新颖的制造过程中,麻省理工学院的研究人员产生了智能纺织品,舒适地符合身体,这样他们就可以佩戴者的姿势和动作。

通过包含一个特殊类型的塑料纱和使用稍微融化——热;这一过程被称为热成型-;研究人员能够大大提高压力传感器的精度编织成多层针织纺织品,他们称之为3 dknits。

他们使用这个过程来创建一个“智能”鞋和垫,然后建立了一个硬件和软件系统来测量和解释数据的实时压力传感器。机器学习系统预测运动和瑜伽姿势由一个人站在智能纺织品垫约有99%的准确率。

他们的制造工艺,利用数字针织技术,使快速原型,可以轻松地扩大对大规模生产,说Irmandy Wicaksono,麻省理工学院媒体实验室的研究助理,一篇论文的第一作者3 dknits。

这项技术可以有许多应用,尤其是在卫生保健和康复。例如,它可以用来生产智能鞋跟踪人的步态受伤后重新学习走路,或袜子监测糖尿病病人的脚,防止压力溃疡的形成。

“数字编织,你有这种自由设计自己的模式和集成传感器内部结构本身,所以它变成了无缝和舒适,你可以开发基于你的身体的形状,“Wicaksono说。

他写的论文与麻省理工学院本科生彼得·g·黄萨米尔Droubi,和艾莉森n Serio本科生研究项目机会;弗兰妮Xi,韦尔斯利学院的应届毕业生;魏,在南洋理工大学助理教授;资深作者约瑟夫·a·天堂,亚历山大·w·Dreyfoos反应环境小组教授和主任在媒体实验室。这项研究将会在IEEE在医学和生物工程协会会议。

“一些早期的开创性工作在智能织物发生在90年代末的媒体实验室。可嵌入电欧洲杯足球竞彩子,材料和制造机器先进的巨大之后,“天堂说。“这是一个伟大的时间去看我们的研究回到这个区域,例如通过Irmandy等项目的;他们指出在一个激动人心的未来传感和功能分散更流畅的材料和打开巨大的可能性。”欧洲杯足球竞彩

编织技术

生产智能纺织品,研究人员使用一个数字针织机编织在一起的织物层的标准和功能性纱线。多层针织纺织由两层导电纱线编织夹在压敏电阻编织,挤压时改变其电阻。一种模式后,机针这个功能在整个纺织纱线在水平和垂直行。在功能纤维相交的地方,他们创建一个压力传感器,Wicaksono解释道。

但纱线柔软和柔软,所以层转变和互相摩擦时佩戴者的动作。这产生噪声,导致变异,使压力传感器更准确。

Wicaksono想出了一个解决这个问题的工作时在针织工厂在深圳,中国,他花了一个月学习编程和维护数字针织机器。他看着工人制造运动鞋使用热塑性纱线加热后会开始融化70摄氏度以上,略变硬纺织所以它可以精确的形状。

他决定尝试将融化的纤维和热成型纳入智能纺织品制造过程。

热成型真的解决了噪音的问题,因为它本质上变硬的多层纺织成一层挤压整个织物和融化在一起,提高了精度。热成型还允许我们创建三维形式,像袜子或鞋子,实际上适合用户的精确的尺寸和形状,”他说。

一旦他完善了制造过程,Wicaksono需要一个系统来准确地处理压力传感器数据。由于面料是针织作为一个网格,他精心制作了一个无线电路扫描行和列在纺织和措施抵抗每一点。他设计了这个电路克服工件由“重影”模棱两可,这发生在当用户同时施加压力在两个或两个以上的独立点。

灵感来自深度学习图像分类技术,Wicaksono设计了一个系统作为一个热图显示压力传感器数据。这些图片提供给机器学习模型,这是训练检测姿势,姿势,或用户的运动,基于热地图图像。

分析活动

一旦模型训练,它可以智能分类用户的活动垫(散步、跑步,做俯卧撑等)有99.6%的准确度,可以认识7个瑜伽姿势有98.7%的准确度。

他们还使用了一个圆形针织机创建一个壳式智能纺织鞋96压力传感点遍布整个3 d纺织。他们用鞋来测量压力对脚的不同部位时,佩戴者踢足球。

3的高精度dknits可能在假肢让他们有用的应用程序,在精度是至关重要的。智能纺织品班轮可以测量压力一个套接字上假肢的地方,使修复学家轻松看看设备适合,Wicaksono说。

他和他的同事们也在探索更有创意的应用。与良好合作设计师和现代舞者,他们开发了一个智能纺织地毯驱动器音符和音景根据舞者的步骤,探索音乐和舞蹈之间的双向关系。这项研究最近发表在ACM创造力和认知的会议。

“我知道了,跨学科合作可以创造一些非常独特的应用程序,”他说。

现在,研究人员已经证明了他们的制造技术的成功,Wicaksono计划改进电路和机器学习模型。目前,该模型必须校准之前,每个分类操作,这是一个耗时的过程。删除校准步骤将使3 dknits易于使用。研究人员还想在智能鞋外的实验室进行测试,看看环境条件如温度和湿度影响传感器的准确性。

这项研究支持,在某种程度上,麻省理工学院媒体实验室的财团。

来源:https://www.mit.edu/education/

告诉我们你的想法

你有检查、更新或任何你想添加这个新闻吗?

离开你的反馈
你的评论类型
提交