中山海川機器人丨可穿戴頭箍就是專門解決開車打瞌睡而問世的
在日常工作生活中,疲勞無時無刻伴隨著我們,因而許多人已經以為常。事實上,他們忽視的是一個嚴重的問題,這往往會導致意外的發生,引起受傷,甚至失去生命的悲劇。
駕駛載具對我們都不陌生,疲勞駕駛就有很高的安全風險,甚至是造成交通致死事故的重要原因之一。檢測和監測疲勞顯得至關重要。
歷史上一些重大的工業災難的發生,相當一部分是由于工人疲勞所造成的,如年德克薩斯市bp煉油廠的爆炸和切爾諾貝利事故以及三里島的核泄露事故。
鑒于生理疲勞所帶來的潛在危害,人們一直在探索一種可穿戴式設備,用于監測與心率、呼吸速率、出汗和肌肉收縮等生理參數。
可穿戴疲勞監測設備
《ieee傳感器雜志》上的一項最新研究顯示,一個意大利研究團隊展現一種可測量用戶呼吸頻率的新型可穿戴設備,他們認為呼吸頻率代表了疲勞程度,也用于識別如過度寒冷、熱、缺氧、疼痛和不適等帶來的壓力狀況。
這項研究意義重大,因為每天世界各地由于疲勞造成的事故有數千起的,這影響到整個經濟的發展。我們相信,監測工人在工作期間的生理狀態對于防止事故的發生和提高工人的表現質量和保障工人安全至關重要。‘’
該團隊設計的傳感器系統有兩個彈性帶,一個纏繞在胸部(胸腔)下方,一個纏繞在腹部周圍。兩個彈性帶都是由軟硅基和光纖技術制成,具有靈活性,因此在用戶呼吸時也能貼合用戶胸部。
“這種傳感器采用光學應變計,當用戶吸氣時,隔膜收縮,胃膨脹,因此位于胸部的柔性傳感器拉緊。相反,在呼氣過程中,隔膜會膨脹,胃會收縮,傳感器會收縮。”
在10名志愿者身上對這種傳感器進行了測試,讓他們進行了各種動作和活動,從坐姿和站立到橫向手臂運動,以及從地面提升物體。結果表明,這種柔性傳感器適合用于評估呼吸頻率,提供與流量計(測量呼吸的標準機器)類似的測量方式。研究人員還發現,他們的傳感器可以被壓縮到初始長度的2.5%。
這種設計有幾個優點,如傳感器與用戶身體的構型。硅基質是啞鈴形狀的,這可以讓傳感組件更好地粘附到帶子上。
這種傳感器必須接入一個笨重的儀器,用于處理光纖信號(稱為光學詢問器)。
有些研究團隊目前正在致力于讓這些設備更小、更便宜。一旦有高性能、體積更小的詢問器,我們會將我們的技術轉換為更加緊湊的可穿戴系統,在實際工作場所便于使用。
智能車載安全帶
日前,一個歐洲項目團隊發明了一個內置于汽車安全帶和座椅套內的傳感器系統,該系統甚至可以在明顯的外部表情如打哈欠或不良駕駛慣出現前檢測出疲勞或睡意。這可能促使產生駕駛預警系統來幫助減少每年的交通事故死亡人數。
當人們進入到一種疲勞或困倦狀態時,他們的呼吸和心率就開始出現變化。可以監視這些變化,并在跡象出現之前對司機發出警告。”
系統包含一個汽車椅套傳感器、一個安全帶和一個信號處理單元來實時處理傳感器數據。這樣一個系統還可以過濾掉車輛振動和司機其他身體運動等背景噪音,以便使其專注于檢測心跳和呼吸速率。
可穿戴頭箍
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可穿戴頭箍就是專門解決開車打瞌睡而問世的。它的造型像是一個頭巾,駕駛時需要戴在自己的頭上,可以檢測只有醫用設備才有的腦電波。可以從腦電波的特征中辨認出駕駛者的疲勞水平。根據研發公司介紹,識別準確率高達90%。
然后,會將檢測到的信號通過藍牙發送到配套的智能app上,經過特殊的算法計算出駕駛者的疲勞程度。應用程序會將結果通過0至100之間的數字來呈現,通常分數高于80%就不適于繼續駕駛機動車。
創造理念來自于自己曾經因為開車打瞌睡而造成了一起交通肇事。其實疲勞駕駛的例子在全世界都很常見,有報道顯示全世界每年大約有10萬起交通事故是由于疲勞駕駛導致,每年有人因此受傷,更有人因此喪命。
正是因為我們對疲勞駕駛并不重視,我們希望在造成危害之前能夠提醒用戶。”“因此我決定必須做些什么來改變這一現狀,疲勞駕駛必須讓我們引起足夠的警覺。”未來,還希望能夠通過更多的傳感器獲得更準確的數據,同時還將加入一些幫助人們放松恢復注意力的功能。
腕式可穿戴傳感器
考慮到對駕駛者操控車輛的影響,開發干擾性小,能準確記錄監測信號和數據的設備對監測疲勞駕駛等行為尤為關鍵。
現在,德國英戈爾施塔特工業技術大學的的研究人員就在易獲取的腕式可穿戴傳感器上實現了這一目標,并將該類傳感器與常見的機器學模式結合用于疲勞駕駛監測。
為了驗證其準確性和可行性,將結果與一種醫用級心電圖儀。在一個高保真駕駛模擬器中對30名參與者進行的用戶研究進行了測試。
其中,腕式可穿戴設備記錄了駕駛員心率信號。腕帶記錄心博間期的心率數據,這些數據將用于心跳變異分析。
同時,作為醫療級設備參考對象,實驗中會同時使用三通道心電測量儀來監測心率。
運動褲的電路雙縫方式可以確保電極放置在人體的正確檢測位置,并且這整個檢測電路都比較容易生產,正因為這樣它才會便于用戶穿戴以及使用。并且研究團隊也就運動員的狀態進行了分析以及測試。測試分別在公路、田徑場以及沙灘三個環境下記錄了運動員的肌肉疲勞程度。檢測數據展示了運動員腿部肌肉如何開始加力,一到兩分鐘后開始疲勞,如此循環往復。在未來這有可能改變運動員分析自身運動狀態的方法。
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