引言:智能织物作为一种新兴织物,具有多种功能和应用。其不仅可以传递信息、监测环境,还能在舒适性、保护性等方面发挥作用,因此在服装、医疗、运动和安全等领域有广泛的应用前景。智能织物技术的发展和应用将极大地改变传统纺织品的概念和功能,为未来的可穿戴设备和智能家居带来更多的可能性。以下将介绍一些智能织物的研究案例,探讨其未来发展趋势和前景,以期为读者深入了解智能织物的研究和应用提供一定的参考和启示。
01、可穿戴人工喉
一枚硬币大小的石墨烯片,贴在颈部靠近喉咙处,就能帮助发音障碍者获得新“声”。近日,清华大学集成电路学院任天令教授及合作团队在智能语音交互方面取得重要进展,其研发的可穿戴人工喉可以感知喉部发声相关信号,并通过人工智能模型将其识别和合成为语音,还原准确率超过90%。这一研究结果为语音识别与交互系统提供了一条新的技术途径,相关研究成果发表在《自然》人工智能子刊《自然·机器智能》上。团队还利用人工智能模型对人工喉感知的信号进行语音识别和合成,实现了对基本语音元素(音素、声调和词语)的高精度识别,以及对喉癌患者模糊语音的识别与再现,为声音障碍者的沟通和交互提供了一种创新的解决方案。
实验结果表明,人工喉采集的混合模态语音信号可以识别基本语音元素(音素、音调和单词),平均准确率为99.05%。同时人工喉的抗噪声性能明显优于麦克风,在60分贝以上环境噪声下仍能保持识别能力。任天令研究团队进一步演示了它的语音交互式应用:通过集成AI模型,人工喉能够识别一名喉切除术患者模糊说出的日常词语,准确率超过90%。识别出的内容被合成为语音在人工喉上播放,可以初步恢复患者的语音交流能力。
任天令介绍,该人工喉还有很大的优化和拓展空间,例如提高声音的质量和音量,增加语音的多样性和表情,以及结合其他生理信号和环境信息实现更自然和智能的语音交互。研究团队希望通过进一步的研究和合作,让人工喉造福更多的声音障碍者和语音交互的用户。
02、全柔性织物显示系统
复旦大学高分子科学系教授彭慧胜领衔的研究团队,成功将显示器件的制备与织物编织过程实现融合,在高分子复合纤维交织点集成多功能微型发光器件,揭示了纤维电极之间电场分布的独特规律,实现了大面积柔性显示织物和智能集成系统。
据了解,这种新型的电子纺织品在设计方面是将导电纬纱和发光经纱纤维交织在一起,在纬纱与经纱的接触点便形成了微米级的电致发光单元。值得关注的是,该织物成品在 1000 次弯、拉、压循环测试后,绝大部分电致发光单元仍表现良好,且这些电致发光单元的亮度在 100 次清洗干燥循环后依然保持稳定。研究人员认为,这种 “智能织物” 不仅具有较强的实用性,在集成更多功能后,也有望塑造下一代电子通讯工具。
如何将电子设备的制造、功能与纺织品完美结合起来,这是新一代智能电子纺织品需要突破的难关。为了克服上述问题,彭慧胜团队在研究中采用了全新的材料设计方案,使用基于硫化锌(ZnS)磷光体的电场驱动装置来编织显示织物,与 OLED 器件不同,分散在绝缘聚合物基体中的 ZnS 磷光体通过在聚合物基体上交变电场被激活。
研究人员在计算机上处理信号,然后通过蓝牙模块将志愿者相应心理状态的文字发送给微控制器进行显示。在未来,如果结合先进的解码复杂脑电波的技术,研究人员设想这样的显示纺织品能成为一种有效的辅助技术和通信工具。
综上所述,彭慧胜和团队发明的这种新型电子织物具备简单可靠的制备工艺,同时有着可规模化生产的能力,可以将显示器、键盘、电源等电子功能同时编织到织物中,形成一个多功能的综合织物系统。
03、Nextiles
智能可穿戴织物Nextiles能够将传感器以定制化的方式缝合到运动装备和护具之中,以非侵入性的方式在运动过程中收集有关运动表现、肌肉发力和各项生理指标的数据,并且保证与普通运动装备和护具的外观和佩戴感相同。结合专业运动知识、数据科学和机器学习,Nextiles将采集到的信息转化为可视化输出,并在手机应用上向用户展示。
该公司的第一款产品是一个带护肘的棒球护臂——KP Sleeve,该产品是由Nextiles与位于坦帕的一家科技赋能训练的公司KineticPro Performance合作生产。
市场上现有的产品Motus护臂,已经被Driveline Baseball收购,并重新命名为Pulse,其更多地使用经典的IMU传感器来产出数据,而KP护臂上的数据收集贴片从手肘内侧延伸到外侧,一整条贴片覆盖到了前臂和三头肌,更大的覆盖面积带来了更多的数据采集量。
Nextiles通过NBA的Launchpad项目为后者研发追踪脚踝负荷和伤病的袜子以及能够监测投球负荷和姿态的手臂套筒,实现了B2B2C的商业模式。目前,Nextiles已经筹集了500万美元的种子轮融资,NBA也是投资者之一。
(文章来源: 信息与交互设计研究所)声明:感谢作者的付出,版权归原作者所有,如有转载稿及图片涉及版权等问题,请联系华纺链平台进行删除,邮箱地址: info@huafl.com,非常感谢!注:文中内容和观点不代表本平台立场。