Wearables tager et logisk skridt mod indbygget kontrol

For al snakken om indlejring af computere i tøj, er her en interessant mulighed. Gør tøjet til computeren, og gør det uden strøm.

Mekaniske ingeniører ved Rice Universitys George R. Brown School of Engineering prøver konceptet på størrelse med et sæt tekstilbaserede pneumatiske computere, der er i stand til digital logik, indbygget hukommelse og brugerinteraktion.

Laboratoriets "fluidic digitale logik" udnytter, hvordan luft strømmer gennem en række "knækkede" kanaler til at danne bits, 1'erne og 0'erne i computerhukommelser.

Ideen er at få sådanne tekstilbaserede logiske porte til at understøtte pneumatiske aktuatorer, potentielt i forbindelse med et energihøstsystem udviklet af Preston-laboratoriet, for at hjælpe folk med funktionelle begrænsninger med deres daglige opgaver.

Forskningen vises i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Preston sagde, at laboratoriets logik-aktiverede tekstiler kan masseproduceres ved hjælp af eksisterende tøjfremstillingsprocesser og er modstandsdygtige nok til at modstå daglig brug. Forskerne hævdede, at de indbyggede porte er både komfortable og hårde nok til at køre en lastbil over uden at beskadige dem. (Og de beviste det.)

"Ideen om at bruge væsker til at konstruere digitale logiske kredsløb er ikke ny," sagde han. "Og faktisk har folk i det sidste årti bevæget sig hen imod at implementere flydende logik i bløde materialer, ting som elastomerer. Men indtil videre har ingen taget skridtet til at implementere det i arkbaserede materialer, en bedrift, der krævede et nyt design hele tilgangen fra de første principper."

Laboratoriet testede sin logik på enheder, der hjælper brugere med fysisk bevægelse og et system til at hæve og sænke en hætte med et tryk på en knap, uden elektricitet involveret, til termoregulering.

"Vi mener, at der er et væld af måder, dette kan implementeres for at hjælpe folk med at udføre deres daglige aktiviteter," sagde Preston. "Et af de næste områder, vi ser nærmere på, er at mærke hensigten. Så snart bæreren igangsætter et handlingsforløb, kan vi tilbyde assistance for resten af ​​handlingen."

"For eksempel kan du begynde at gribe fat i en genstand, og hvis systemet fornemmer din hensigt, vil det give dig lidt hjælp til at lukke din hånd omkring den genstand, så du kan løfte den op," sagde han.

I centrum af konceptet sidder en "NOT"-port, en grundlæggende komponent i computerkredsløb, også kendt som en inverter. Denne logiske ports output er den omvendte (eller modsatte) af input. I et elektronisk kredsløb er porten tændt eller slukket (1 eller 0), men den pneumatiske port erstatter disse termer med "højt" eller "lavt" lufttryk.

"Vi tænker på det logiske element som, på dets mest grundlæggende niveau, indeholdende både et relæ og en fluidisk modstand," sagde Anoop Rajappan, en Rice postdoc og hovedforfatter af papiret. "Disse ville svare til at have et elektronisk relæ eller transistor parret med modstanden, som er grundlaget for typisk transistor-modstandslogik."

Det pneumatiske system afhænger af et koncept, som Preston beskriver som en matematisk designet knækgeometri, implementeret i trykregulerbare ventiler, der afbryder luftstrømmen på samme måde som en bøjet haveslange stopper vandet.

Ventilerne, hver omkring en kvadrattomme i størrelse, er lamineret ind i tekstilerne og har vist sig robuste nok til at håndtere 20.000 on-off-cyklusser og 1 million flex-cyklusser samt 20 cyklusser i en almindelig husholdningsvaskemaskine.

Preston bemærkede, at forskerholdet inkluderer Stanford University postdoc-stipendiat Vanessa Sanchez, en modedesigner, der blev ingeniør, som fik koteletter med uddannelse fra Fashion Institute of Technology i New York City og en efterfølgende ph.d. i maskinteknik og materialevidenskab fra Harvard University og dets Wyss Institute.

Medforfattere til papiret er Rice kandidatstuderende Barclay Jumet, Zhen Liu og Faye Yap, alumna Rachel Shveda og bachelor Colter Decker. + Udforsk yderligere

Et bærbart tekstilbaseret pneumatisk energihøstsystem til assisterende robotteknologi