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受鳥類原理啟發的“防暈神器”

  不少人在乘船、坐車的時候都會眩暈,遇到這種情況,最常見的解決辦法就是打開窗戶通風或者吃暈車藥,但這些辦法只能讓人暫時緩解眩暈以及隨之而來的頭疼、惡心等癥狀,解決不了根本問題。如今,西安電子科技大學的一群大學生發明了一種仿生自平衡和視覺穩像抗暈船系統,通過計算機連接的一把座椅和一個頭戴式顯示器,能有效減小人體在乘坐交通工具時感知外界晃動的幅度,最大限度地減少暈船和暈車的發生頻率。目前,這項技術已經獲得了多項國家專利。

  西安電子科技大學仿生自平衡和視覺穩像抗暈船系統研發團隊共7個人,他們研發的這套系統是受到了鳥類視覺原理的啟發,因為鳥類可以通過雙眼和大腦的配合,建立體感、視覺雙平衡

  西安電子科技大學仿生自平衡和視覺穩像抗暈船系統研發團隊共7個人,團隊成員之一童澤坤向記者介紹,他們的創意來源于身邊的親戚、朋友平日在長途旅行中暈船、暈車的比例很高,為了讓這些人提高旅行質量,他們便有了這項發明的構思。

  童澤坤介紹,暈車、暈船在醫學上被稱為“暈動病”,具體來說,暈動病是人內耳前庭平衡感受器官產生的神經功能性障礙,當汽車啟動、晃動、顛簸,電梯或飛機升降時,內耳的細胞感受到刺激產生形變放電,電信號向神經中樞傳遞,每個人對這些刺激強度和時間的耐受性有一個限度,超過了一定限度,身體就會出現暈動病癥狀。一般人的解決方法是吃暈車藥,但通過藥物緩解癥狀是暫時性的,還會引起嗜睡、視力模糊、口干、疲乏等副作用。在我國,還有人運用針灸、穴位刺激以及中藥調理等方法抑制神經系統功能來防止暈動病發病,但大多不能立刻見效,而且難以推廣。在國外,美國宇航局曾研發了一種液晶快門眼鏡,通過先進的視覺成像技術在人眼前創建物象穩定的駐留時間,從視覺角度入手解決運動狀況中視覺眩暈問題,但由于設備的昂貴性,讓多數暈動病患者可望而不可即。另外,在航天、艦艇等領域的軍事訓練中,士兵抗暈動訓練主要依托旋梯等抗眩暈訓練器材進行鍛煉,從而在日積月累的鍛煉中降低對眩暈的敏感程度,然而這些訓練對普通人并不適用。因此,童澤坤表示,他們的目標就是研發一種適用于普通人的高效抗暈動病系統。受鳥類原理啟發的“防暈神器”

  童澤坤和同學們研發的這套仿生自平衡和視覺穩像抗暈船系統是受到了鳥類視覺原理的啟發。鳥類站立時,不管你怎么搖晃它的身體,它依然會保持頭部的穩定,因為鳥類可以通過雙眼和大腦的配合,建立體感、視覺雙平衡。

  這套系統分為體感和視覺平衡兩部分,由一把座椅和一個頭戴式顯示器組成,座椅采取三條腿加一個底座的結構,既有穩定性,調節起來也十分靈活。使用時,座椅與頭戴式顯示器相配合能達到抗暈動病的最佳效果

  童澤坤表示,這套系統分為體感和視覺平衡兩部分,由一把座椅和一個頭戴式顯示器組成。座椅與一套電子傳感器相連,監控椅子晃動的數據變化,并回傳給計算機,計算機經過數據處理后,通過傳感器自動調節座椅的角度,實時反向補償晃動。“普通椅子是四條腿的,我們的座椅采取三條腿加一個底座的結構,既有穩定性,調節起來也十分靈活。”他說。

  不過,童澤坤回憶,第一次上船試驗時,座椅的表現并不令人滿意,這是由于當時傳感器反應速度較慢,體重過重的人用起來效果不好。通過不斷調節計算機程序,如今這套仿生自平衡和視覺穩像抗暈船系統解決了原先重心大范圍漂移的問題,調節平均響應時間小于0.1秒,座椅負載量大于100公斤,可調傾角變化范圍±20度,啟動時座椅重心漂移誤差控制在8毫米以內,讓使用者感覺更加舒適。

  使用時,座椅與頭戴式顯示器相配合能達到抗暈動病的最佳效果。這臺顯示器外觀如一副眼鏡,座椅上有一個圖像控制系統收集晃動的影像,經過計算機處理,傳輸到這臺顯示器中,佩戴者看到的就是平穩的影像。“顯示器內的圖像相比外界景物有0.3秒的延時,但這不會影響人們正常觀察外界事物,因為我們的大腦對這個短暫的延時根本反映不了如此之快。”童澤坤解釋說。如今,他和團隊成員希望通過進一步完善,有一天能把這項研發成果推廣成產品,惠及更多暈車、暈船的普通大眾。

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