一种用于辅助机器人的可穿戴纺织气动能量收集系统

有时每个人都可以使用第三只手臂，但对某些人来说它会特别有用。莱斯大学乔治·R·布朗工程学院的机械工程师制造了一个方便的额外肢体，能够抓住物体并移动，仅由压缩空气提供动力。这是他们使用基于纺织品的能量收集系统实施的几个想法之一。

他们说，由机械工程助理教授DanielPreston、主要作者RachelShveda和AnoopRajappan及其团队设计和制造的原理验证机器人设备面向残障人士，并且足够坚固，可以日常使用。

《科学进展》中描述的项目如何利用空气不同于普雷斯顿实验室现在著名的将死蜘蛛作为抓取器的操作。这些气动装置从行走中获得动力。

原型“手臂”是一块织物，在不使用时会紧贴身体，但在激活时会向外延伸，并在表面加入弹性体衬里，以保持对湿滑物体的抓握。在示威活动中，现任美国海岸警卫队官员的莱斯大学校友什韦达将用开关操作手臂。普雷斯顿说，未来的版本可能会有传感器来预测佩戴者的意图并完成动作。

除了可以在满手时握住杯子或其他小物件的卷曲臂之外，Rice实验室还制作了一件衬衫，该衬衫在腋窝处安装了一个类似风箱的致动器，该致动器可以伸展，使穿着者能够拿起一个10磅重的目的。在人体模型上测试服装表明它可以在没有人体肌肉帮助的情况下做到这一点。

“人口普查统计数据显示，美国约有2500万成年人发现很难用手臂举起10磅，”莱斯学院研究员支持的博士后Rajappan说。“这是我们日常生活中经常做的事情，捡起家居用品甚至是婴儿。”

该系统需要两个组件：嵌入在步行鞋鞋底中的纺织泵，用于收集空气压力，以及在需要时利用该压力的气动执行器。泵内填充有开孔聚氨酯泡沫，每次踩踏后都能恢复原状。

普雷斯顿说，泵足够小，很舒服。“泡沫的硬度与典型的鞋垫相当，”他说。“我们想确保这感觉就像你真正想要在你的鞋子里面的东西。”

赖斯实验室的测试表明，这些设备产生的功率相当于3瓦，转换效率超过20%，轻松胜过电磁、压电和摩擦电策略用于脚击能量收集，其中包括由赖斯奥什曼工程学院的学生设计的一种设计厨房。

普雷斯顿说，单个设备的所有组件花费了实验室大约20美元。这些产品组装简单，坚固耐用，可以在洗衣机中清洗，而不会降低性能。

“制造方法使用了服装行业已经采用的技术，例如切割纺织片材并用热和压力粘合它们，”他说。“我们已经准备好考虑将我们的工作转化为产品。”

Rajappan说，除了测试单元之外，实验室还开发了数学模型，以根据用户的体重和步行速度以及其他参数来预测辅助设备的性能。“推进这一进程的一种方法是使用该模型来优化特定用户群的性能，”他说。

Rajappan说：“我们还在考虑像气动执行器这样的设备，这些设备可以对深静脉血栓形成、腿部血栓等疾病进行治疗性压缩。”“任何需要气压的东西都可以由我们的系统提供动力。”

“现在我们提供了动力，我们可以利用所有现有的驱动工作，”普雷斯顿补充道。“这将包括帮助人们合上双手的手套、肘关节和肩关节的帮助以及其他仍然依赖通常刚性和笨重的电源的设备，这些电源要么不舒服，要么需要与外部基础设施相连。”

他指出，与时尚顾问的对话可能会在他的未来进行，以防止佩戴者与米其林人相似。

“我们设法让它保持低调，但是是的，这绝对是值得考虑的事情，尤其是在执行器方面，”普雷斯顿说。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！