Gli ingegneri della Rice hanno progettato elementi di logica fluidica negli indumenti per aiutare le persone con limitazioni funzionali a svolgere compiti senza assistenza elettronica. Credito:Preston Innovation Lab
Per tutte le chiacchiere sull'incorporamento dei computer nei vestiti, ecco un'opzione interessante. Rendi l'abbigliamento il computer e fallo senza elettricità.
Gli ingegneri meccanici della George R. Brown School of Engineering della Rice University stanno provando il concetto di dimensione con un set di computer pneumatici basati su tessuto capaci di logica digitale, memoria interna e interazione dell'utente.
La "logica digitale fluida" del laboratorio sfrutta il modo in cui l'aria scorre attraverso una serie di canali "piegati" per formare bit, gli 1 e gli 0 nelle memorie dei computer.
L'idea è di avere tali porte logiche basate su tessuto che supportino attuatori pneumatici, potenzialmente in combinazione con un sistema di raccolta di energia sviluppato dal laboratorio Preston, per aiutare le persone con limitazioni funzionali nelle loro attività quotidiane.
La ricerca compare negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
Preston ha affermato che i tessuti abilitati alla logica del laboratorio possono essere prodotti in serie utilizzando i processi di produzione di vestiti esistenti e sono abbastanza resistenti da resistere all'uso quotidiano. I ricercatori hanno affermato che i cancelli incorporati sono sia comodi che sufficientemente resistenti per guidare un camion senza danneggiarli. (E lo hanno dimostrato.)
"L'idea di utilizzare i fluidi per costruire circuiti logici digitali non è nuova", ha affermato. "E infatti, nell'ultimo decennio, le persone si sono mosse verso l'implementazione della logica fluidica nei materiali morbidi, cose come gli elastomeri. Ma finora nessuno aveva fatto il passo per implementarla nei materiali a base di fogli, un'impresa che ha richiesto una riprogettazione l'intero approccio dai primi principi."
Il laboratorio ha testato la sua logica su dispositivi che assistono gli utenti con il movimento fisico e un sistema per alzare e abbassare una cappa con la semplice pressione di un pulsante, senza elettricità, per la termoregolazione.
"Pensiamo che ci siano molti modi in cui questo può essere implementato per aiutare le persone a svolgere le loro attività quotidiane", ha affermato Preston. "Una delle prossime aree che esamineremo è il rilevamento dell'intento. Non appena chi lo indossa avvia una linea d'azione, possiamo quindi offrire assistenza per il resto dell'azione."
"Ad esempio, potresti iniziare ad afferrare un oggetto e se il sistema rileva il tuo intento, ti aiuterà a chiudere la mano attorno a quell'oggetto in modo da poterlo sollevare", ha detto.
Al centro del concetto c'è un gate "NOT", un componente di base dei circuiti del computer noto anche come inverter. L'uscita di questa porta logica è l'inverso (o opposto) dell'ingresso. In un circuito elettronico, il cancello è acceso o spento (1 o 0), ma il cancello pneumatico sostituisce questi termini con pressione dell'aria "alta" o "bassa".
"Pensiamo all'elemento logico come, al suo livello più fondamentale, contenente sia un relè che un resistore fluidico", ha affermato Anoop Rajappan, un ricercatore post-dottorato della Rice e autore principale dell'articolo. "Questi equivarrebbero ad avere un relè elettronico o un transistor accoppiato con il resistore, che è il fondamento della tipica logica transistor-resistore."
Credito:Preston Innovation Lab
Il sistema pneumatico dipende da un concetto che Preston descrive come una geometria attorcigliata progettata matematicamente, implementata in valvole a pressione controllata che tagliano il flusso d'aria nello stesso modo in cui un tubo da giardino piegato blocca l'acqua.
Le valvole, ciascuna delle dimensioni di circa un pollice quadrato, sono laminate nei tessuti e si sono dimostrate sufficientemente robuste da gestire 20.000 cicli on-off e 1 milione di cicli flessibili, oltre a 20 cicli in una normale lavatrice domestica.
Preston ha notato che il team di ricerca include la borsista post-dottorato della Stanford University Vanessa Sanchez, una stilista diventata ingegnere che ha acquisito competenze con la formazione presso il Fashion Institute of Technology di New York City e un successivo dottorato di ricerca. in ingegneria meccanica e scienze dei materiali presso l'Università di Harvard e il suo Wyss Institute.
I coautori del documento sono gli studenti laureati della Rice Barclay Jumet, Zhen Liu e Faye Yap, l'allieva Rachel Shveda e lo studente universitario Colter Decker. + Esplora ulteriormente
