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(jīng)以為常。事實上，他們忽視的是一個嚴(yán)重的問題，這往往會導(dǎo)致意外的發(fā)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(fēng)險，甚至是造成交通致死事故的重要原因之一。檢測和監(jiān)測疲勞顯得至關(guān)重要。
歷史上一些重大的工業(yè)災(zāi)難的發(fā)生，相當(dāng)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(shè)備，用于監(jiān)測與心率、呼吸速率、出汗和肌肉收縮等生理參數(shù)。
可穿戴疲勞監(jiān)測設(shè)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(xiàn)一種可測量用戶呼吸頻率的新型可穿戴設(shè)備，他們認(rèn)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(shù)千起的，這影響到整個經(jīng)濟的發(fā)展。我們相信，監(jiān)測工人在工作期間的生理狀態(tài)對于防止事故的發(fā)生和提高工人的表現(xiàn)質(zhì)量和保障工人安全至關(guān)重要。‘’
該團隊設(shè)計的傳感器系統(tǒng)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(shù)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(xué)應(yīng)變計，當(dāng)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)機器）類似的測量方式。研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們的傳感器可以被壓縮到初始長度的2.5%。
這種設(shè)計有幾個優(yōu)點，如傳感器與用戶身體的構(gòu)型。硅基質(zhì)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(xué)詢問器）。
有些研究團隊目前正在致力于讓這些設(shè)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(shù)轉(zhuǎn)換為更加緊湊的可穿戴系統(tǒng)，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(fā)明了一個內(nèi)置于汽車安全帶和座椅套內(nèi)的傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)甚至可以在明顯的外部表情如打哈欠或不良駕駛慣出現(xiàn)前檢測出疲勞或睡意。這可能促使產(chǎn)生駕駛預(yù)警系統(tǒng)來幫助減少每年的交通事故死亡人數(shù)。
當(dāng)人們進入到一種疲勞或困倦狀態(tài)時，他們的呼吸和心率就開始出現(xiàn)變化。可以監(jiān)視這些變化，并在跡象出現(xiàn)之前對司機發(fā)出警告。”
系統(tǒng)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(shù)據(jù)。這樣一個系統(tǒng)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(yī)用設(shè)備才有的腦電波。可以從腦電波的特征中辨認(rèn)出駕駛者的疲勞水平。根據(jù)研發(fā)公司介紹，識別準(zhǔn)確率高達(dá)90%。
然后，會將檢測到的信號通過藍(lán)牙發(fā)送到配套的智能app上，經(jīng)過特殊的算法計算出駕駛者的疲勞程度。應(yīng)用程序會將結(jié)果通過0至100之間的數(shù)字來呈現(xiàn)，通常分?jǐn)?shù)高于80%就不適于繼續(xù)駕駛機動車。
創(chuàng)造理念來自于自己曾經(jīng)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(dǎo)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(xiàn)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(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時還將加入一些幫助人們放松恢復(fù)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(fā)干擾性小，能準(zhǔn)確記錄監(jiān)測信號和數(shù)據(jù)的設(shè)備對監(jiān)測疲勞駕駛等行為尤為關(guān)鍵。
現(xiàn)在，德國英戈爾施塔特工業(yè)技術(shù)大學(xué)的的研究人員就在易獲取的腕式可穿戴傳感器上實現(xiàn)了這一目標(biāo)，并將該類傳感器與常見的機器學(xué)模式結(jié)合用于疲勞駕駛監(jiān)測。
為了驗證其準(zhǔn)確性和可行性，將結(jié)果與一種醫(yī)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(shè)備記錄了駕駛員心率信號。腕帶記錄心博間期的心率數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將用于心跳變異分析。
同時，作為醫(yī)療級設(shè)備參考對象，實驗中會同時使用三通道心電測量儀來監(jiān)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(chǎn)，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(tài)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(huán)境下記錄了運動員的肌肉疲勞程度。檢測數(shù)據(jù)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(huán)往復(fù)。在未來這有可能改變運動員分析自身運動狀態(tài)的方法。
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