Tout le monde pourrait parfois utiliser un troisième bras, mais pour certains, ce serait particulièrement utile.

Les ingénieurs mécaniciens de la George R. Brown School of Engineering de l'Université Rice ont construit un membre supplémentaire pratique capable de saisir des objets et de partir, alimenté uniquement par de l'air comprimé. C'est l'une des nombreuses idées qu'ils ont mises en œuvre avec un système de récupération d'énergie à base de textile.

Les dispositifs robotiques de preuve de principe conçus et construits par Daniel Preston, professeur adjoint de génie mécanique, les auteurs principaux Rachel Shveda et Anoop Rajappan et leur équipe sont destinés aux personnes handicapées et sont suffisamment résistants pour un usage quotidien, ont-ils déclaré.

Comment le projet décrit dans Science Advances utilise l'air diffère de la manipulation désormais célèbre du laboratoire Preston d'araignées mortes comme attrapeurs. Ces appareils pneumatiques tirent leur puissance de la marche.

Le prototype "bras" est un morceau de tissu qui épouse le corps lorsqu'il n'est pas utilisé, mais s'étend vers l'extérieur lorsqu'il est activé et incorpore une doublure en élastomère sur la surface pour maintenir son adhérence sur les objets glissants. Pour les démonstrations, l'ancienne élève de Rice Shveda, maintenant officier de la Garde côtière américaine, actionnait le bras avec un interrupteur. Preston a déclaré que les futures versions pourraient avoir des capteurs qui anticipent l'intention du porteur et complètent le mouvement.

En plus du bras de curling qui peut saisir une tasse ou d'autres petits objets lorsque les mains sont pleines, le laboratoire Rice a construit une chemise avec un actionneur en forme de soufflet attaché à l'aisselle qui se dilate, permettant au porteur de ramasser un 10 livres objet. Tester le vêtement sur un mannequin a montré qu'il pouvait le faire sans l'aide de muscles humains.

"Les statistiques du recensement indiquent qu'il y a environ 25 millions d'adultes aux États-Unis qui ont du mal à soulever 10 livres avec leurs bras", a déclaré Rajappan, un post-doctorant soutenu par la Rice Academy of Fellows. "C'est quelque chose que nous faisons couramment dans notre vie quotidienne, ramasser des objets ménagers ou même un bébé."

Le système nécessite deux composants :des pompes textiles intégrées dans les semelles des chaussures de marche qui récoltent la pression de l'air et des actionneurs pneumatiques qui utilisent cette pression en cas de besoin. Les pompes sont remplies de mousse de polyuréthane à cellules ouvertes qui leur permet de retrouver leur forme après chaque pas.

Preston a déclaré que la pompe est suffisamment petite pour être confortable. "La rigidité de la mousse est à peu près équivalente à celle d'un insert de chaussure typique", a-t-il déclaré. "Nous voulions nous assurer que cela ressemblait à quelque chose que vous voudriez réellement avoir à l'intérieur de votre chaussure."

Les tests effectués par le laboratoire Rice ont montré que les appareils produisaient l'équivalent de 3 watts de puissance avec une efficacité de conversion de plus de 20 %, surpassant facilement les stratégies électromagnétiques, piézoélectriques et triboélectriques pour la récupération de l'énergie des frappes au pied, dont une conçue par des étudiants de l'Oshman Engineering de Rice. Cuisine design.

Preston a déclaré que tous les composants d'un seul appareil coûtaient au laboratoire environ 20 dollars. Les produits étaient simples à assembler et suffisamment robustes pour être nettoyés dans une machine à laver sans dégradation des performances.

"L'approche de fabrication utilise des techniques qui sont déjà utilisées dans l'industrie du vêtement, des choses comme couper des feuilles de textile et les coller avec de la chaleur et de la pression", a-t-il déclaré. "Nous sommes prêts à penser à traduire notre travail en produits."

Rajappan a déclaré qu'en plus des unités de test, le laboratoire a également développé des modèles mathématiques pour prédire les performances d'un appareil d'assistance en fonction du poids et de la vitesse de marche de l'utilisateur, entre autres paramètres. "Une façon d'aller de l'avant sera d'utiliser le modèle pour optimiser les performances de groupes d'utilisateurs spécifiques", a-t-il déclaré.

"Nous pensons également à des dispositifs tels que des actionneurs pneumatiques qui appliquent une compression thérapeutique pour des choses comme la thrombose veineuse profonde, les caillots sanguins dans les jambes", a déclaré Rajappan. "Tout ce qui nécessite une pression d'air peut être alimenté par notre système."

"Maintenant que nous fournissons la puissance, nous pouvons exploiter tous les travaux existants sur l'actionnement", a ajouté Preston. "Cela inclurait des choses comme des gants qui aident les gens à fermer leurs mains, une assistance au niveau des articulations du coude et de l'épaule et d'autres appareils qui reposent encore sur des alimentations électriques généralement rigides et encombrantes qui sont soit inconfortables, soit nécessitant d'être attachées à une infrastructure externe."

Il a noté que des conversations avec des consultants en mode pourraient avoir lieu dans son avenir, pour empêcher les porteurs de ressembler à l'homme Michelin.

"Nous avons réussi à garder un profil assez bas, mais oui, c'est certainement quelque chose à penser, en particulier avec les actionneurs", a déclaré Preston. + Explorer plus loin

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