在美国亚利桑那州立大学坦佩校区最东北角，一扇带小玻璃窗的4英寸厚金属门后面，站着一个机器人。

这个机器人名叫ANDI，是世界上第一个能进行呼吸和排汗的机器人。

物质、运输和能源工程学院副教授兼亚利桑那州立大学新研究项目的首席研究员Konrad Rykaczewski表示，“ANDI会汗流浃背”，“他能产生热量、颤抖、行走和呼吸”。

目前全球范围内只有10个ANDI模型，大部分由运动服装公司拥有和使用，用于服装测试。ASU的ANDI是研究机构使用的两个人体模型之一，也是现存首个可以在户外使用的热人体模型。

ANDI的开发目的主要在于让研究人员更好地了解高温对人体的影响，以及是什么让炎热的天气如此致命。

“你不能将人类置于极端高温环境中去测试。”可持续发展学院副教授Jenni Vanos说，他主要关注极端高温与人类健康的联系，特别是儿童、户外工作者和运动员等。

“我们知道存在一些情况，热浪正在剥夺越来越多人的生命，但我们仍然不完全了解这到底是怎么回事。而ANDI可以帮助我们解决这个问题。”


ANDI能模拟高温环境下的人体变化情况

数据显示，在接下来的几十年内，美国每个地区都将经历更高的温度和更强烈的热浪。美国每年都有数千人死于与高温有关的疾病，2022年仅马里科帕县就有425人因高温死亡，比上一年增加了25%。

为了了解高温对人体的影响，研究人员在ANDI当前的家，也就是ASU新开发的热室中，模拟了来自全球不同地方的热暴露场景（heat-exposure scenarios）。这个被称为“暖室”（Warm Room）的实验室配备了先进的技术，可以控制风、高达140华氏度的温度和辐射。

ANDI可以模仿人体的热功能，拥有35个不同的表面区域，所有表面区域均由温度传感器、热通量传感器和会出汗的毛孔单独控制。

为了让ANDI在“暖室”中“活下来”，其内置了冷却通道，可在全身循环冷水，这使ANDI能够保持足够的凉爽以承受极端高温，同时测量在不同环境中感知热的复杂变量，比如太阳辐射、红外辐射地面和周围空气的对流。

最近，研究人员还把ANDI与ASU生物气象热机器人MaRTy进行了“配对”，让他们共同工作以更好地了解人体出汗机制，例如改变皮肤温度和改变核心温度，并确定特定环境如何增加热风险。

实验过程也很简单，就是让ANDI和MarTy首先一起在ASU坦佩校区散步，然后到大凤凰城地区，在易受热环境影响下进行测试，例如暴露在外的街道和空调坏掉的旧房屋。

“MaRTy可以告诉我们建筑环境如何改变身体周围的热量，但MaRTy不知道身体内部的机制，”研究城市气候以及城市环境如何影响天气灾害的Middel说，“MaRTy负责测量环境因素，然后ANDI可以告诉我们身体会如何反应”。


定制模型以模拟不同人的热应激感知

但是，对于热量的感知，人和人之间其实也存在着不小的差距。

比如在115华氏度的室外温度下，患有糖尿病的老年男性所经历的热应激与30多岁的女性就不同，与小学生也不同。

在这里，年龄、体型等整体健康特征会影响人们对极端高温的反应和感知。

对此，ASU研究人员表示，他们正在考虑身体类型和健康特征的变量，为美国几乎任何人创建和输入ANDI不同的定制热调节模型。

“我们将不同的BMI模型、不同的年龄特征和不同的医疗条件输入到ANDI中，”领导建模工作的ASU研究科学家和ANDI主要操作员Ankit Joshi说，“糖尿病患者的体温调节与健康人不同，我们可以用定制模型来修正这些”。

利用收集到的数据和信息，研究人员希望设计干预措施，例如冷却衣服或背包的外骨骼，旨在提供冷却支持。

“我们试图从一个全面的角度来解决这个问题，可以说这没有什么灵丹妙药。”Rykaczewski说。

“针对极端高温，有很多很棒的工作，但也有很多缺失。我们正在努力深入了解热量如何影响人体，以便通过量化设计来解决这个问题。”


相关报道：

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-12174761/First-breathing-sweating-shivering-robot-created-indoor-outdoor-extreme-heat-wave-research.html

https://news.asu.edu/20230525-solutions-meet-andi-worlds-first-outdoor-sweating-breathing-and-walking-manikin

https://www.independent.co.uk/tech/robot-sweat-shiver-heat-andi-b2353266.html