八月底的哈工大,暑气未消,联合实验室里的气氛却像是被“防摔脑”这块硬骨头给冻住了。简化目标(防摔优先)是明确了,但怎么低成本、可靠地“感觉”到战士累得快撑不住了(疲劳高分),依然是卡在喉咙里的鱼刺。
一封加急的内部通报,像盆冷水浇在实验室每个人头上。通报简述了高原某边防连在一次例行巡逻中,因战士体力严重透支、判断力下降,在复杂冰坡地段发生滑坠险情。万幸被战友及时拉住,但装备(非“钢流”原型)受损严重,人员虽无大碍也惊出一身冷汗。
“看到没?”陈默把通报拍在桌上,声音不高,但每个字都沉甸甸,“高原的兄弟们在玩命!等我们慢悠悠搞完美方案?不行!‘防摔脑’的初级版,必须尽快上高原实测!哪怕只能降低10%的风险,也值!”
压力陡增。时间成了最奢侈的东西。
实验室里,周斌还在跟混乱的人体运动数据死磕,头发肉眼可见地稀疏。李思远带着团队,把市面上能找到的、尺寸和功耗勉强能接受的心率带、简易肌电贴片都试了个遍,效果都不理想。要么精度差,要么战士戴着难受影响作战动作,要么在剧烈运动下信号跳得亲妈都不认识。
“人体这‘黑箱’,太难撬了!”李思远揉着发红的眼睛叹气。
陈默盯着白板上“疲劳高分”那几个字,手指无意识地敲着桌面。低成本、可穿戴、实时… 这些关键词在他脑子里打转。他想起第五十三章末尾那个一闪而过的念头——王小磊的火箭燃料燃烧监测!
“老王!”陈默猛地抬头,看向正对着电脑屏幕挠头的王小磊,“你上次说,搞定了火箭燃料燃烧室壁温的实时监测?用的什么路子?具体点!”
王小磊一愣,随即来了精神:“默哥!是热电偶!但不是普通那种!我参考了点苏联老资料,搞了个‘分布式微型阵列’!把几十个超细的热电偶结点,像‘撒芝麻’一样,用特殊耐高温胶‘点焊’在燃烧室特定区域的内壁上!然后用超细导线引出来,汇总到一个微型信号处理板上。这样就能实时监测不同点的温度分布,判断燃烧均匀性和异常热点!”
“功耗?体积?”陈默追问。
“功耗很低!热电偶本身不耗电,信号放大和处理板我优化过,用纽扣电池就能撑很久!体积嘛…”王小磊比划了一下,“信号板大概… 比火柴盒小点?那些细导线和结点,塞进燃烧室壁里,几乎不占地方!”
分布式… 微型阵列… 低功耗… 不占地方…
陈默的眼睛亮了!人体表面不就是一个天然的“燃烧室”吗?只不过燃烧的是糖原,产生的是热量和乳酸!
“思路转换!”陈默霍然起身,在白板上“疲劳监测”旁边重重画了个箭头指向王小磊,“我们不测复杂的肌肉电、不看飘忽的心率!我们测体表温度!更准确地说,测特定肌肉群区域的‘微区温度变化’!”
实验室瞬间安静,所有人都看向他。
“原理:”陈默语速飞快,“剧烈运动导致特定肌肉群持续做功,局部血流加速、代谢产热增加,体表温度会细微但持续地升高。当肌肉接近力竭、代谢废物(如乳酸)堆积时,血流可能跟不上,散热效率下降,局部温度反而可能出现一个异常的小峰值或变化率陡增!这个变化,比心率滞后少,更直接关联肌肉状态!”
“技术实现(王小磊方案魔改):”
1. ‘撒芝麻’式传感器: 借鉴王小磊的“分布式微型热电偶阵列”思路。但不用耐高温的,用柔性、生物相容性好的微型温度传感器结点(NTC热敏电阻或微型热电堆)。几十个这种比米粒还小的结点,像“创可贴”上的药点一样,柔性集成在一块薄薄的、透气的、可拉伸的基底材料(比如硅胶)上,做成一个巴掌大的‘柔性温度感知贴片’。
2. 贴哪里? 贴在核心发力且易疲劳的大肌群表面,比如背部竖脊肌群、大腿股四头肌群。这些地方是人体“发动机”,它们的“过热”预警价值极高!
3. 信号处理: 结点信号汇总到一个火柴盒大小的、周斌优化过的低功耗处理板(集成信号放大、滤波、AD转换)。算法核心不再是识别复杂动作模式,而是实时计算特定区域的平均温度、温度变化梯度(升温速度)、以及是否有异常尖峰! 结合预设的任务时长、负重强度基线,建立一个相对简单的“疲劳热力指数”模型。
4. 目标输出: 当“疲劳热力指数”超过预设的‘高风险阈值’(意味着肌肉快扛不住了),就给“防摔脑”的主控芯片发个高危预警信号!告诉它:这兄弟快不行了,注意姿态,随时准备柔性支撑!
“妙啊!”李思远一拍大腿,“把火箭燃烧室的温度监控,搬到了战士的‘肌肉引擎’上! 原理说得通!技术实现… 老王那套微型化方案正好能用!功耗体积都能控制!而且这‘贴片’比浑身贴电极舒服多了!”
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