Voor al het gepraat over het inbedden van computers in kleding, is hier een interessante optie. Maak van de kleding de computer, en doe het zonder elektriciteit.

Mechanische ingenieurs aan de George R. Brown School of Engineering van Rice University proberen het concept op maat uit met een set op textiel gebaseerde pneumatische computers die in staat zijn tot digitale logica, ingebouwd geheugen en gebruikersinteractie.

De "fluïdische digitale logica" van het lab maakt gebruik van hoe lucht door een reeks "geknikte" kanalen stroomt om bits te vormen, de enen en nullen in computergeheugens.

Het idee is om dergelijke op textiel gebaseerde logische poorten pneumatische aandrijvingen te laten ondersteunen, mogelijk in combinatie met een energieoogstsysteem dat is ontwikkeld door het Preston-lab, om mensen met functionele beperkingen te helpen bij hun dagelijkse taken.

Het onderzoek verschijnt in de Proceedings of the National Academy of Sciences .

Preston zei dat het logische textiel van het laboratorium in massa kan worden geproduceerd met behulp van bestaande kledingproductieprocessen en veerkrachtig genoeg is om dagelijks gebruik te weerstaan. De onderzoekers beweerden dat de ingebouwde poorten zowel comfortabel als sterk genoeg zijn om een ​​vrachtwagen over te rijden zonder ze te beschadigen. (En ze hebben het bewezen.)

"Het idee om vloeistoffen te gebruiken om digitale logische circuits te bouwen is niet nieuw", zei hij. "En in feite zijn mensen het afgelopen decennium op weg gegaan naar het implementeren van fluïdische logica in zachte materialen, dingen zoals elastomeren. Maar tot nu toe had niemand de stap genomen om het in plaatgebaseerde materialen te implementeren, een prestatie die opnieuw ontworpen moest worden de hele aanpak vanaf de eerste beginselen."

Het lab testte zijn logica op apparaten die gebruikers helpen met fysieke beweging en een systeem om een ​​kap met een druk op de knop omhoog en omlaag te brengen, zonder elektriciteit, voor thermoregulatie.

"We denken dat er tal van manieren zijn waarop dit kan worden geïmplementeerd om mensen te helpen hun dagelijkse activiteiten uit te voeren," zei Preston. "Een van de volgende gebieden waar we naar kijken, is het detecteren van intentie. Zodra de drager een actie onderneemt, kunnen we hulp bieden voor de rest van die actie."

"Je zou bijvoorbeeld een object kunnen grijpen en als het systeem je intentie detecteert, zal het je wat hulp geven bij het sluiten van je hand rond dat object, zodat je het kunt optillen," zei hij.

In het midden van het concept zit een "NIET"-poort, een basiscomponent van computercircuits, ook wel een omvormer genoemd. De uitgang van deze logische poort is de inverse (of tegengestelde) van de ingang. In een elektronisch circuit is de poort aan of uit (1 of 0), maar de pneumatische poort vervangt die termen door "hoge" of "lage" luchtdruk.

"We beschouwen het logische element als, op het meest fundamentele niveau, dat zowel een relais als een vloeistofweerstand bevat", zegt Anoop Rajappan, een postdoctoraal onderzoeker van Rice en hoofdauteur van het artikel. "Dit zou gelijk staan ​​aan het hebben van een elektronisch relais of transistor gekoppeld aan de weerstand, wat de basis is van de typische transistor-weerstandslogica."

Het pneumatische systeem is afhankelijk van een concept dat Preston beschrijft als een wiskundig ontworpen knikgeometrie, geïmplementeerd in drukregelbare kleppen die de luchtstroom afsnijden op dezelfde manier als een gebogen tuinslang water tegenhoudt.

De kleppen, elk ongeveer een vierkante inch groot, zijn in het textiel gelamineerd en zijn robuust genoeg gebleken om 20.000 aan-uit-cycli en 1 miljoen flex-cycli aan te kunnen, evenals 20 cycli in een standaard huishoudelijke wasmachine.

Preston merkte op dat het onderzoeksteam bestaat uit Stanford University, postdoctoraal fellow Vanessa Sanchez, een modeontwerper die ingenieur werd en die karbonades kreeg met een opleiding aan het Fashion Institute of Technology in New York City en een daaropvolgende Ph.D. in werktuigbouwkunde en materiaalkunde aan de Harvard University en het Wyss Institute.

Co-auteurs van het artikel zijn Rice afgestudeerde studenten Barclay Jumet, Zhen Liu en Faye Yap, alumna Rachel Shveda en undergraduate Colter Decker. + Verder verkennen

Een draagbaar, op textiel gebaseerd pneumatisch energieoogstsysteem voor ondersteunende robotica