
位于美国休斯顿的莱斯大学科学家们开发了一种基于织物的可穿戴设备,使用压缩空气在用户的手腕上“轻拍”,无声地帮助他们导航到目的地。这项研究于8月29日发表在《设备》杂志上,表明用户在大约87%的时间里准确地解读了设备指示的方向。由于这种可穿戴设备将大部分控制系统嵌入在织物本身中,使用空气而非电子元件,所以它可以制造的更轻便、更紧凑。
“我们设想这种设备将被需要或希望以私密方式传达信息的人使用,并能够无缝地融入到衣物或其他可穿戴物品中。”莱斯大学机械工程系主任、该研究的作者之一马西亚·奥马利表示。
这种可穿戴设备可以为使用假肢的残疾人、听力受损者以及外科医生、飞行员和士兵等专业人士带来好处,这些人通常面对大量的视觉和听觉信息。
像车辆仪表盘上闪烁的灯光或收到新短信的响铃一样的视觉和听觉线索可以有效地传递信息。然而,许多人在日常生活中由于这些线索过多而感到不堪重负——当以同样的方式传递太多通知时,信息会在混乱中丢失。而基于触觉的刺激(也称为“触觉感知”),如热或冷的感觉,或者基于施加在皮肤上的压力的暗示,可以提供一种替代选择。
然而,虽然产生视觉线索或声音的设备在日常生活中很常见,但使用触觉线索的设备仍然很不常见,因为通常需要庞大的硬件会使佩戴者感到沉重。
为了克服这个障碍,莱斯大学的研究人员利用纺织材料开发了一种轻便、舒适的可穿戴设备,可以佩戴在用户的手臂上。该团队通过测量施加在用户身上的压力与可穿戴设备形状的关系来测试该设备的性能——这项任务有些具有挑战性,因为不同用户对相同设备的线索有不同的体验,该研究的主要作者巴克利·朱梅特表示。
朱梅特说:“每个人的手臂形状不同,对施加的力量和力度的感觉有不同的理解,对我们传递的触觉线索的响应能力也不同。幸运的是,我们基于纺织材料的平台可以轻松地适应各种身形和尺寸。”
在通过涉及人类参与者的实验室研究中测试了他们的触觉纺织袖套的性能之后,研究人员开始研究这些设备在真实环境中在导航方面的表现。他们将两个袖套集成到一件衬衫中,并通过将辅助组件固定在纺织腰带上来完善整套设备,使得该设备具有可携带性。接下来,一名实验者向佩戴设备的用户发送线索,指导他们步行一公里的路径。
该研究的通讯作者、莱斯大学机械工程系助理教授丹尼尔·普雷斯顿表示:“令我们印象深刻的是,用户能够准确地在休斯顿的街道上导航,随后在宽阔的场地上跟踪长达50米的俄罗斯方块形状,接收和解读导航触觉线索的准确率达到了100%。”
在另一项导航测试中,参与者在骑乘电动滑板车时再次准确地解读了线索,这一次路径穿过铺砌的砖块、混凝土人行道和铺有砂石的路径。
“进一步的发展将着力提高传达更复杂线索的能力,同时保持用户易于自然辨识的特性。”普雷斯顿表示。