受鸟类原理启发的“防晕神器”

  不少人在乘船、坐车的时候都会眩晕,遇到这种情况,最常见的解决办法就是打开窗户通风或者吃晕车药,但这些办法只能让人暂时缓解眩晕以及随之而来的头疼、恶心等症状,解决不了根本问题。如今,西安电子科技大学的一群大学生发明了一种仿生自平衡和视觉稳像抗晕船系统,通过计算机连接的一把座椅和一个头戴式显示器,能有效减小人体在乘坐交通工具时感知外界晃动的幅度,最大限度地减少晕船和晕车的发生频率。目前,这项技术已经获得了多项国家专利。

  西安电子科技大学仿生自平衡和视觉稳像抗晕船系统研发团队共7个人,他们研发的这套系统是受到了鸟类视觉原理的启发,因为鸟类可以通过双眼和大脑的配合,建立体感、视觉双平衡

  西安电子科技大学仿生自平衡和视觉稳像抗晕船系统研发团队共7个人,团队成员之一童泽坤向记者介绍,他们的创意来源于身边的亲戚、朋友平日在长途旅行中晕船、晕车的比例很高,为了让这些人提高旅行质量,他们便有了这项发明的构思。

  童泽坤介绍,晕车、晕船在医学上被称为“晕动病”,具体来说,晕动病是人内耳前庭平衡感受器官产生的神经功能性障碍,当汽车启动、晃动、颠簸,电梯或飞机升降时,内耳的细胞感受到刺激产生形变放电,电信号向神经中枢传递,每个人对这些刺激强度和时间的耐受性有一个限度,超过了一定限度,身体就会出现晕动病症状。一般人的解决方法是吃晕车药,但通过药物缓解症状是暂时性的,还会引起嗜睡、视力模糊、口干、疲乏等副作用。在我国,还有人运用针灸、穴位刺激以及中药调理等方法抑制神经系统功能来防止晕动病发病,但大多不能立刻见效,而且难以推广。在国外,美国宇航局曾研发了一种液晶快门眼镜,通过先进的视觉成像技术在人眼前创建物象稳定的驻留时间,从视觉角度入手解决运动状况中视觉眩晕问题,但由于设备的昂贵性,让多数晕动病患者可望而不可即。另外,在航天、舰艇等领域的军事训练中,士兵抗晕动训练主要依托旋梯等抗眩晕训练器材进行锻炼,从而在日积月累的锻炼中降低对眩晕的敏感程度,然而这些训练对普通人并不适用。因此,童泽坤表示,他们的目标就是研发一种适用于普通人的高效抗晕动病系统。受鸟类原理启发的“防晕神器”

  童泽坤和同学们研发的这套仿生自平衡和视觉稳像抗晕船系统是受到了鸟类视觉原理的启发。鸟类站立时,不管你怎么摇晃它的身体,它依然会保持头部的稳定,因为鸟类可以通过双眼和大脑的配合,建立体感、视觉双平衡。

  这套系统分为体感和视觉平衡两部分,由一把座椅和一个头戴式显示器组成,座椅采取三条腿加一个底座的结构,既有稳定性,调节起来也十分灵活。使用时,座椅与头戴式显示器相配合能达到抗晕动病的最佳效果

  童泽坤表示,这套系统分为体感和视觉平衡两部分,由一把座椅和一个头戴式显示器组成。座椅与一套电子传感器相连,监控椅子晃动的数据变化,并回传给计算机,计算机经过数据处理后,通过传感器自动调节座椅的角度,实时反向补偿晃动。“普通椅子是四条腿的,我们的座椅采取三条腿加一个底座的结构,既有稳定性,调节起来也十分灵活。”他说。

  不过,童泽坤回忆,第一次上船试验时,座椅的表现并不令人满意,这是由于当时传感器反应速度较慢,体重过重的人用起来效果不好。通过不断调节计算机程序,如今这套仿生自平衡和视觉稳像抗晕船系统解决了原先重心大范围漂移的问题,调节平均响应时间小于0.1秒,座椅负载量大于100公斤,可调倾角变化范围±20度,启动时座椅重心漂移误差控制在8毫米以内,让使用者感觉更加舒适。

  使用时,座椅与头戴式显示器相配合能达到抗晕动病的最佳效果。这台显示器外观如一副眼镜,座椅上有一个图像控制系统收集晃动的影像,经过计算机处理,传输到这台显示器中,佩戴者看到的就是平稳的影像。“显示器内的图像相比外界景物有0.3秒的延时,但这不会影响人们正常观察外界事物,因为我们的大脑对这个短暂的延时根本反映不了如此之快。”童泽坤解释说。如今,他和团队成员希望通过进一步完善,有一天能把这项研发成果推广成产品,惠及更多晕车、晕船的普通大众。

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