在多功能可穿戴设备的软格子泡中反向共设计机械和感觉性能
Qinghua Guan1, Benhui Dai1, Harshal Sonar2
1CREATE Lab, EPFL, Lausanne, 1015, Switzerland.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|September 23, 2025
概括
本研究引入了一种用于设计具有集成机械和传感功能的格子泡的新方法. 这种方法可以创建具有定制保护和传感能力的智能可穿戴设备.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算科学 计算科学
背景情况:
- 格子结构提供可调节的机械性能和传感的集成潜力.
- 目前的设计方法是经验性的,阻碍了多功能集成.
- 探索格子泡的广泛性质受到分离设计方法的限制.
研究的目的:
- 为网格泡提出一个反向联合设计方法.
- 在晶格泡设计中整合机械和感觉特性.
- 为多功能可穿戴设备开发数据驱动的方法.
主要方法:
- 训练一个反向设计的神经网络进行共同设计.
- 优化层层叠加的排列方式.
- 使用基于物理的数值模型和杂交原理来生成数据.
- 定义用于感官预测和优化的机电关系.
主要成果:
- 一种用于晶格泡的机械和感觉性质的新设计方法.
- 成功生成用于混合泡反向机械设计的训练数据.
- 基于机电关系的感官行为预测和优化.
- 开发一款智能膝盖护套,展示反向设计的机械反应和传感能力.
结论:
- 拟议的方法允许对晶格泡的机械和传感性质进行反向联合设计.
- 这种方法促进了多功能可穿戴设备的开发.
- 智能膝盖枕可以作为先进应用的概念验证.


