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用于辅助机器人的基于可穿戴纺织品的气动能量采集系统
2023年01月09日    阅读量:20     新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

每个人有时都可以使用第三只手臂,但对某些人来说,这会特别有用。

莱斯大学乔治·R·布朗工程学院的机械工程师们已经制造出了一种只靠压缩空气就能抓取物体和行走的方便的额外肢体。这是他们用基于纺织品的能量收集系统实现的几个想法之一。

机械工程助理教授丹尼尔·普雷斯顿(Daniel Preston)、主要作者瑞秋·什维达(Rachel Shveda)和阿诺普·拉贾潘(Anoop Rajapan)及其团队设计和制造的原理验证机器人设备面向残疾人士,并且足够坚固,可以日常使用。

《科学进步》中描述的这个项目如何利用空气与普雷斯顿实验室现在著名的将死蜘蛛作为抓取者的做法不同。这些气动装置从步行中获得动力。

原型“手臂”是一块织物,在不使用时紧贴身体,但在激活时向外延伸,并在表面加入弹性体衬里,以保持其对湿滑物体的抓地力。在示威游行中,现任美国海岸警卫队军官的赖斯校友Shveda会用开关操作手臂。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。

除了卷曲的手臂可以在手满的时候抓住杯子或其他小物体外,莱斯实验室还制作了一件衬衫,腋下安装了一个波纹管状的致动器,可以扩张,使穿着者能够拿起一个10磅重的物体。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完成。

“人口普查统计数据显示,美国约有2500万成年人发现用手臂举起10磅很困难,”拉贾潘(Rajappan)说,他是莱斯研究院研究员支持的博士后。“这是我们在日常生活中经常做的事情,拿起家用物品,甚至是婴儿。”

该系统需要两个组件:嵌入步行鞋鞋底的纺织泵,用于收集空气压力,以及在需要时利用该压力的气动致动器。泵内填充开孔聚氨酯泡沫,使其在每次踩踏后都能恢复形状。

普雷斯顿说,这款泵足够小,可以让人感到舒适。“泡沫的硬度与典型的鞋垫差不多,”他说。“我们想确保这种感觉像是你真的想在鞋子里放的东西。”

莱斯实验室的测试表明,这些设备产生相当于3瓦的功率,转换效率超过20%,轻松超越了用于脚击能量收集的电磁、压电和摩擦电策略,包括莱斯奥什曼工程设计厨房的学生设计的一种。

普雷斯顿说,一台设备的所有组件花费实验室大约20美元。这些产品组装简单,坚固耐用,可以在洗衣机中清洗,性能不会下降。

他说:“制造方法使用了服装行业已经采用的技术,比如切割织物片材并用热压粘合。”。“我们准备考虑将我们的工作转化为产品。”

拉贾潘说,除了测试单元,实验室还开发了数学模型,根据用户的体重和行走速度等参数预测辅助设备的性能。“推进这一点的一种方法是使用该模型优化特定用户组的性能,”他说。

拉贾潘说:“我们也在考虑像气动执行器这样的装置,它可以对深静脉血栓形成、腿部血栓等进行治疗性压缩。”。“任何需要气压的东西都可以由我们的系统提供动力。”

普雷斯顿补充说:“既然我们提供了动力,我们就可以利用所有现有的驱动工作。”。“这将包括帮助人们合上双手的手套、肘关节和肩关节的辅助装置以及其他仍然依赖于通常刚性和笨重的电源的设备,这些设备要么不舒服,要么需要连接到外部基础设施。”

他指出,未来可能会与时尚顾问进行对话,以避免穿着者与米其林男士相像。

普雷斯顿说:“我们设法使其保持低调,但确实,这是值得考虑的,尤其是在执行器方面。”。

标签:行业资讯今日头条高端访谈人工智能市场评论机器人设备与仪器配件与装备系统及软件
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