英國科學家研發智能褲裝 可支撐老年人獨立自由行動

喬納森·羅西特（Johnathan Rossiter）驕傲地展示他的新褲子。它顏色絢麗，適合跑步，但更值得注意的是，它不僅僅是名牌萊卡的產品，而其本身是一款軟體機器人。羅西特說:「我們都會變老，我們的行動能力也會隨著減弱。我們想做的是給人們一些額外的幫助，儘可能長時間地保持他們的獨立性。」

許多英國研究人員認為，這種未來遠景可能需要依賴於可穿戴的軟體機器人。為此，他們開發出機器人肌肉、充氣的塑料氣泡，可以把腿從坐著的姿勢支撐為站立姿勢。將這項技術應用到褲子中可能還需要10年的時間，但它將增強我們在最需要的時候站立和行走的能力。

圖1：最新機動技術，左側是加強「袖口」以支撐膝蓋，右側則是人造肌肉以幫助支撐機械腿

誰會穿智能褲裝？

來自英國布里斯托爾大學的羅西特教授解釋說:「英國大約有1000萬殘疾人。這包括有功能性殘疾的人，也包括那些年老時行動不便的人。」到2046年，65歲及以上人口比例可能會增長到總人口的近四分之一。英國約有120萬人患有中風，其中許多人移動時將需要幫助。人們所經歷的問題可能包括走路、坐下和站立，也可能是其他日常任務，比如穿衣。

社會服務將承受越來越大的壓力，以提供更多的照顧者和職業治療。這激起了羅西特的靈感，他利用EPSRC (英國工程與自然科學研究理事會資助的200萬英鎊資金開發機器人解決方案，以改進傳統的手杖、輪椅或電動代步車。在本周於赫爾舉行的英國科學節上，研究人員首次展示了這種技術和應用它們的服裝。

羅西特教授表示:「我們的目標之一就是以一種人造形式複製人類肌肉，以便於把它們縫進褲子里，這樣就有了可以幫助人們行動的動力褲。」

智能褲裝涉及什麼技術？

羅西特教授與來自英國各地的科學家合作，將納米粒子科學、功能性3D列印、智能材料開發和人工肌肉技術結合在一起。他說:「軟體機器人能夠製造出與傳統機器人截然不同的複雜材料和結構。我們已經研究過許多生物，它們的動作非常複雜，它們的感知和控制能力非常強，就像章魚一樣，它們可以彎曲和扭曲擠進狹小的空間中。我們可以把這些能力中的部分植入到人造肌肉中，然後再融入到衣服內。」

在科學節上，羅西特教授的團隊展示了人造肌肉。在外人看來，它們看起來像一串串用透明塑料製成的雞尾酒香腸(感覺像塑料袋)，可以充氣。一旦膨脹，整個結構就會像肌肉一樣收縮起來，雞尾酒香腸就會變得像珠串的形狀。人造肌肉能產生相當大的力量，布里斯託大學的研究人員證明，它能將機器腿從坐著的姿勢支撐位站著的姿勢。

圖2：人造肌肉就像由透明塑料製成的長長的雞尾酒香腸

另一場演示顯示，幾根充氣的長塑料香腸袖口，它們排列在膝蓋周圍。一旦充氣，它就變得更硬，對膝蓋起到更大的支撐作用。羅西特教授解釋稱:「這意味著你可以站得更舒服。」

不過，在日常生活中使用它們可能會產生許多噪音。研究團隊表示，他們的願景是使用電活性聚合物，即需要電力的材料。羅西特教授表示：「這種設計很好，因為你有可以放在口袋裡的手機電池、鋰聚合物電池。有了這些，你就有了可以通電的材料，它們就會像肌肉一樣收縮。」當然它們會保持靜默。

一旦嵌入到褲子中，就可以使用嵌入式控制系統，電活性聚合物本身會產生電信號。羅西特解釋說:「所以我們有能力通過同樣的物質測量某個人的動作，而同樣的物質也會將力量傳遞給這個人。這些材料將充當感測、計算媒介，然後把力量送到正確的地方。」

這項技術可能會提供延長老年人獨立生活的潛力，但潛在的負面影響可能會讓人們放棄使用自己的肌肉，然後變得越來越虛弱。但作為一種康復設備，它將發揮巨大作用。羅西特解釋說:「那些身體較弱的人會變得更強壯，使用這種設備/褲子（運動褲）使他們的腿和膝蓋變得更強壯。」

毫無疑問，核心技術正以突飛猛進的速度發展，研究人員正在付諸行動。但這種褲子仍然只是一條色彩鮮艷的打底褲，至少目前如此。

堅持時尚風格

研究人員還設計了空氣驅動的褲腰，只要按一下按鈕，褲子的腰部就會鬆開，掉到地板上。雖然這些演示只是漫畫效果，但具有真正的實際潛力。羅西特教授稱：「功能性大小便失禁的人就是不能及時趕到廁所，最終只能使用護墊。這對他們的生活方式來說是個可怕的改變，我們也在努力避免這種情況的發生。」

機器人衣褲也需要清洗。然後是風格問題。例如，79歲的老年人是否願意花時間選擇五顏六色的萊卡褲子，這是有爭議的。所以它們必須看起來好看，但誰的品味更合適呢？這可能意味著，緊身衣或其他更寬鬆的內衣需要與該技術共同開發。

即將投入使用？

羅西特教授說：「我們正在反思：如果我們相對健康，隨著我們慢慢變老，我們會變成什麼樣的人？醫療服務機構很喜歡我們的發明。他們已經意識到，如果要與人體互動，最好是柔軟的東西，而不是那種可怕的堅硬外骨骼。」

該團隊的下一階段工作將包括與臨床醫生、慈善機構和假肢設備公司合作。羅西特教授預測，如果有好的設計和製造公司參與，這款智能褲裝有望在10年內上市。但正如羅西特解釋的那樣:「它們可能是智能膝蓋骨、智能腳踝支撐或智能褲子。因此，我認為，在幾年之內，簡單易用的產品會相對迅速地出現。」

但首先，這些研究人員還有很多問題需要解決。比如如何在褲子里儲存足夠的能量而又不會變得太沉，以及如何長時間儲存能量。正如羅西特教授所指出的那樣:「你不會想走到山頂後，卻突然發現自己無法從另一邊下去。」

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！