Somnox，由同名初创公司开发，并非传统枕头，而是一款旨在对抗失眠的仿生机器人。其主要创新在于内部的气动机制，能够模拟人类呼吸的节律性运动。拥抱该设备时，用户会将自己的呼吸周期与机器人同步，从而诱导平静状态。我们分析了其机械结构、符合人体工学的外壳设计以及实现实时物理交互的传感器系统。
精密机械与气动设计 🤖
Somnox 的内部结构分为两个主要模块。第一个是刚性聚碳酸酯底盘，容纳电子元件、电池和执行器。第二个是由 TPU（热塑性聚氨酯）制成的柔性波纹管或气囊系统，通过膨胀和收缩来模拟吸气和呼气。运动由直流电机通过凸轮或线性活塞机构产生，并由 ARM Cortex 微控制器控制。枕头形状通过早期迭代的 FDM 3D 打印快速原型制作实现，优化了几何形状以分散身体压力。同步基于集成在表面的电容式压力传感器，该传感器检测用户的呼吸以调整机器人的频率。
对机器人模拟的启示 🛠️
Somnox 的案例对于软体机器人模拟和增材制造具有重要意义。通过有限元分析 (FEA) 对柔性气囊的行为进行 3D 建模，可以预测精确的变形以及对用户施加的力。此外，刚性电子元件与柔性主体之间的模块化设计是一个集成挑战，可以在 ROS 和 Gazebo 等模拟环境中复制，其中对电容式传感器和闭环控制回路进行建模，以在批量生产前验证睡眠体验。
Somnox 使用哪些仿生控制算法将其呼吸模式与用户的心率同步，以及如何评估这种同步在减轻压力方面的有效性？
(附注：模拟机器人很有趣，直到它们决定不听从你的指令。)