Il laboratorio Preston ha reso i suoi dispositivi di raccolta dell'energia leggeri e lavabili in lavatrice abbastanza resistenti per l'uso quotidiano. Credito:Preston Innovation Lab
Tutti a volte potrebbero usare un terzo braccio, ma per alcuni sarebbe particolarmente utile.
Gli ingegneri meccanici della George R. Brown School of Engineering della Rice University hanno costruito un pratico arto aggiuntivo in grado di afferrare oggetti e spostarsi, alimentato solo da aria compressa. È una delle tante idee che hanno implementato con un sistema di raccolta di energia basato su tessuti.
I dispositivi robotici di prova di principio progettati e costruiti da Daniel Preston, un assistente professore di ingegneria meccanica, gli autori principali Rachel Shveda e Anoop Rajappan e il loro team sono orientati verso le persone con disabilità e sono abbastanza resistenti per l'uso quotidiano, hanno affermato.
Come è stato descritto il progetto in Science Advances utilizza l'aria è diverso dall'ormai famosa manipolazione dei ragni morti come grabber da parte del laboratorio Preston. Questi dispositivi pneumatici traggono la loro potenza dal camminare.
Il prototipo "braccio" è un pezzo di tessuto che abbraccia il corpo quando non viene utilizzato, ma si estende verso l'esterno quando attivato e incorpora un rivestimento in elastomero sulla superficie per mantenere la presa su oggetti scivolosi. Per le dimostrazioni, l'allieva della Rice Shveda, ora ufficiale della Guardia Costiera degli Stati Uniti, azionava il braccio con un interruttore. Preston ha affermato che le versioni future potrebbero avere sensori che anticipano l'intento di chi lo indossa e completano il movimento.
Oltre al braccio arricciacapelli che può afferrare una tazza o altri piccoli oggetti mentre si hanno le mani piene, il laboratorio Rice ha costruito una maglietta con un attuatore simile a un soffietto attaccato all'ascella che si espande, consentendo a chi lo indossa di raccogliere 10 libbre oggetto. Testare l'abbigliamento su un manichino ha dimostrato che potrebbe farlo senza l'aiuto dei muscoli umani.
"Le statistiche del censimento dicono che ci sono circa 25 milioni di adulti negli Stati Uniti che hanno difficoltà a sollevare 10 libbre con le braccia", ha detto Rajappan, un post-dottorato supportato dalla Rice Academy of Fellows. "È qualcosa che facciamo comunemente nella nostra vita quotidiana, raccogliendo oggetti per la casa o persino un bambino."
Il sistema richiede due componenti:pompe tessili incorporate nelle suole delle scarpe da passeggio che raccolgono la pressione dell'aria e attuatori pneumatici che la utilizzano dove necessario. Le pompe sono riempite con schiuma poliuretanica a cellula aperta che permette loro di recuperare la forma dopo ogni calpestio.
Preston ha detto che la pompa è abbastanza piccola da essere comoda. "La rigidità della schiuma è all'incirca alla pari con un tipico inserto per scarpe", ha affermato. "Volevamo assicurarci che sembrasse qualcosa che vorresti davvero avere dentro la tua scarpa."
I test del laboratorio Rice hanno mostrato che i dispositivi producono l'equivalente di 3 watt di potenza con un'efficienza di conversione di oltre il 20%, superando facilmente le strategie elettromagnetiche, piezoelettriche e triboelettriche per la raccolta di energia mediante colpi di piede, inclusa quella progettata dagli studenti della Rice's Oshman Engineering Cucina di design.
Preston ha affermato che tutti i componenti per un singolo dispositivo costano al laboratorio circa $ 20. I prodotti erano semplici da montare e abbastanza robusti da poter essere lavati in lavatrice senza degrado delle prestazioni.
"L'approccio di fabbricazione utilizza tecniche che sono già impiegate nell'industria dell'abbigliamento, cose come il taglio di fogli di tessuto e l'incollaggio con calore e pressione", ha affermato. "Siamo pronti a pensare a tradurre il nostro lavoro in prodotti."
Rajappan ha affermato che, insieme alle unità di prova, il laboratorio ha anche sviluppato modelli matematici per prevedere le prestazioni di un dispositivo di assistenza in base al peso e alla velocità di camminata dell'utente, tra gli altri parametri. "Un modo per portare avanti questo obiettivo sarà utilizzare il modello per ottimizzare le prestazioni per gruppi di utenti specifici", ha affermato.
"Stiamo anche pensando a dispositivi come attuatori pneumatici che applicano la compressione terapeutica per cose come trombosi venosa profonda, coaguli di sangue nelle gambe", ha detto Rajappan. "Tutto ciò che richiede pressione dell'aria può essere alimentato dal nostro sistema."
"Ora che stiamo fornendo la potenza, possiamo attingere a tutto il lavoro esistente sull'attuazione", ha aggiunto Preston. "Ciò includerebbe cose come guanti che aiutano le persone a chiudere le mani, assistenza alle articolazioni del gomito e della spalla e altri dispositivi che si basano ancora su alimentatori tipicamente rigidi e ingombranti che sono scomodi o richiedono il collegamento a un'infrastruttura esterna".
Ha notato che le conversazioni con i consulenti di moda potrebbero essere nel suo futuro, per impedire a chi lo indossa di assomigliare all'Uomo Michelin.
"Siamo riusciti a mantenere un profilo piuttosto basso, ma sì, è sicuramente qualcosa a cui pensare, specialmente con gli attuatori", ha affermato Preston. + Esplora ulteriormente
