可穿戴机器人时装：触手、纺织品和DragonBoard 410c

 自打高中毕业后，我的脑海中就一直萦绕着一个疯狂的时尚梦：设计一套机器人服装。注意哦，可不只是一般的机器人衣服，而是一件优雅的长礼服，像平常的礼服一样，可以穿着它拥抱他人，还会随风摆动。在一次访谈中，我说出了这一梦想，万万没想到，给很多人带来了启发。

聪明女孩（Smart Girls）和#AskHerMore

2015年，我代表Qualcomm® Thinkabit Lab™参加了Smart Girls联合创始人Meredith Walker主持的讨论会。Thinkabit Lab™既是工程实验室、创客空间，也是学习室，旨在激发不同文化和经济背景的学生在科学、技术、工程和数学（STEM）方面作出创新。

作为聪明女孩#AskHerMore活动的一部分，Meredith让讨论会成员想象自已正站在红地毯上，因自己在工程方面的杰出成就而接受诺贝尔奖，有人把麦克风指向您，问道：“请问您穿的是什么服装？”，您会作何回答？

 我忽然回想起高中毕业后一直盘旋在我脑海中的想法，那就是制作一件既令人觉得疯狂但看起来很优雅的礼服，可以随着我的移动而自然摆动，里面设有一个控制板，还可以喷出蒸汽来。当时，我的脑海中浮现出这样一幅画面：我站在红地毯上，讲述如何制作机器人服装。

                                 

 我的回答激发了大家的思考，并且各抒已见提出了更加大胆的科技时尚想法。因此，我想对其他人来说，我的回答应该也是比较有意思的。我把这个想法带回了Qualcomm Corporate研发部，经过一些活动，我获得了一位副总裁Charles Bergan的大力支持。最终，有四名Qualcomm Technologies工程师加入组成了一个团队——硬件方面：Donald Hutson、Paul Ferrell，软件方面：我、Sarah Gibson 博士、Jim Wilson大家开始摸索前行。

 我们也不知道等待我们的会是什么。

 “不好意思，您的衣服里面有条章鱼吗？”

 我向团队描述了我对服装的想法，衣服自然飘垂，可以随风摆动，外面采用吸人眼球、漂亮的材料，而机器人隐藏在里面。最重要的是，如果派对上有人想要和我拥抱，我也可以同样自如的拥抱他们。

 看起来就和平常的衣服一样自然，对吗？

 这件衣服如果制作出来一定是轰动一时的创新。带着这样的激励，我们开始整合所需要的资源。

 触手

 我设想了一条腰带，可以像象鼻一样工作。但是由弯曲段组成的章鱼触手更适合将面料提起到各种不同方向，并且在我面前将其卷曲。

 本来我想要八个触手，但要协调这么多数量的触手动作难度很高。所以我们改为六个触手，后来又确定为四个触手。即使这样仍然有很多问题等待我们的硬件工程师去处理。

 Donald 说：“我真的很喜欢这一震撼的想法，一件自然摆动的衣服，低调的机械化系统隐藏在优雅的面料之下。但是，构建章鱼触手极其困难。一开始的几次迭代都很粗陋笨拙，后来我们不断将其变得更薄更小，这样，服装设计师拿来就可以使用了。”

 Paul说：“我知道触角的弯曲段是如何组合在一起的，但是这些弯曲面使触手看起来很僵硬，而我们需要做到十足的灵活，才能自然地和面料搭配组合。在我拿到这些弯曲段时，我就知道它们需要改善动力和流动性。”

 开始我们是用碳纤维来加工零件的，后来转向了3D打印：触缘、齿圈和连接器。大约花了两周时间，总共用了250立方英寸的塑料来打印这些零部件。

 服装设计

 我们将这一想法讲述给了加州大学圣地亚哥分校戏剧和舞蹈系，向他们求助。他们为我们提供了一名专门设计表演服饰的研究生。我们要设计的是一款单色主裙。然后，触手通过缝褶和裙层从主裙下方提起撞色布料。

 在我接触UCSD服装设计师Jaymee Ngernwichit时，她表示很乐意有机会成为团队一员。她说：“我第一次听到设计机器人服装这一大胆的想法时，我就知道，这是一次好机会，可以向世界展示看似不同的学科之间擦出火花后会释放出什么样的魔力，当然还有灵感。”

 时尚只是其中一个重要因素；这件衣服在设计时必须确保触手不会缠绕在一起。这就需要制作巨大的袖子，以便触手可以球向移动，卷绕、松开，而不会剐破材料。

 机器人

 章鱼不用顾忌移动触手时是不是优雅得体，是否彼此阻碍，但这并不意味着这种运动可以很容易地通过编程实现。

 我们希望保留触手的外观和功能，这就意味着触手中的各个关节都可以连续移动，以获得流畅的动作效果。每个触手我们安排了三个部分，实现所需要的动作范围，以及直上直下移动的能力。每个关节都可以像轮子一样旋转，而不会影响其他关节或触手。

 机器人制作是一项艰苦的工作。

 编程和UI

 服装背后的软件我们使用了C++和Python，以及部分bash脚本。

Jim负责编写与服装上的伺服电机进行通讯的底层驱动，Paul则承担了触手运动编程的大部分工作。Paul说：“我是FIRST机器人导师，因此，我加入团队，帮助设计和使用机器人。我们构建的不仅是一个创新机器人，而且对于对STEM（科学、技术、工程和数学）感兴趣的人来说也是一个很好的平台。”

 Sarah 编写了状态机，并负责用户界面，穿戴者可以通过用户界面命令衣服执行何种动作。她说：“穿戴者手臂上佩戴着一个小型无线键盘，通过它来控制机器人。我们为不同的动作顺序编程了不同的按钮。从一开始我就对机器人服装很感兴趣，因为这真得很酷。”

DragonBoard™ 410c

我们选择了DragonBoard 410c作为机器人大脑。这块开发板搭载了由Qualcomm Technologies, Inc.出品的Qualcomm Snapdragon™ 400系列处理器，由艾睿电子提供。DragonBoard 410c中的“c”代表“社区”，我们希望为社区其他设计师和开发人员提供便利，不仅可以制作自己的机器人服装，还可以添加DragonBoard 410c支持的功能，如计算机视觉、传感器、图形处理和Wi-Fi。任何在Linux开发工作站编程的人对运行Linaro的DragonBoard 410c都会有一种一见如故的感觉。此外，和我在Thinkabit实验室一起合作的学生也可以很方便地接触到DragonBoard 410c平台。

 准备好踏上红地毯

 在首次CAD模型之后六个月，即我们开始制作大部分零件后三个月，机器人服装制作完毕，作好首次亮相的准备。正如Donald所言，这件衣服是在可穿戴服装上配备复杂机器人的良好开端。对于那些正在寻求以一种有趣的方式开发机器人，向朋友展示自己构建成果的开发人员来说，我们认为这给他们提供了一种思路。

 在科技领域，能够进行具有现实意义的项目是令人振奋的。穿着自己的工作成果出席派对是多酷的一件事呀！不妨想象一下万圣节狂欢或盛大的筹款活动，只对穿着自己编程的机器人可穿戴设备的人开放。更好的是，我喜欢可以与人互动的服装产生的视觉冲击。

 如果我们创造的成果能够为其它开发人员所借鉴，我们会很开心，也真心希望这个机器人服装技术能在红地毯上大放异彩。最后，我要感谢Thinkbit实验室未来发明家的辛勤工作。我坚信，下一代工程师可以将这一梦想（以及更多梦想！）变成现实。