有時每個人都可以使用第三只手臂，但對某些人來說它會特別有用。萊斯大學(xué)喬治·R·布朗工程學(xué)院的機械工程師制造了一個方便的額外肢體，能夠抓住物體并移動，僅由壓縮空氣提供動力。這是他們使用基于紡織品的能量收集系統(tǒng)實施的幾個想法之一。

他們說，由機械工程助理教授DanielPreston、主要作者RachelShveda和AnoopRajappan及其團隊設(shè)計和制造的原理驗證機器人設(shè)備面向殘障人士，并且足夠堅固，可以日常使用。

《科學(xué)進展》中描述的項目如何利用空氣不同于普雷斯頓實驗室現(xiàn)在著名的將死蜘蛛作為抓取器的操作。這些氣動裝置從行走中獲得動力。

原型“手臂”是一塊織物，在不使用時會緊貼身體，但在激活時會向外延伸，并在表面加入彈性體襯里，以保持對濕滑物體的抓握。在示威活動中，現(xiàn)任美國海岸警衛(wèi)隊官員的萊斯大學(xué)校友什韋達將用開關(guān)操作手臂。普雷斯頓說，未來的版本可能會有傳感器來預(yù)測佩戴者的意圖并完成動作。

除了可以在滿手時握住杯子或其他小物件的卷曲臂之外，Rice實驗室還制作了一件襯衫，該襯衫在腋窩處安裝了一個類似風(fēng)箱的致動器，該致動器可以伸展，使穿著者能夠拿起一個10磅重的目的。在人體模型上測試服裝表明它可以在沒有人體肌肉幫助的情況下做到這一點。

“人口普查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，美國約有2500萬成年人發(fā)現(xiàn)很難用手臂舉起10磅，”萊斯學(xué)院研究員支持的博士后Rajappan說。“這是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常做的事情，撿起家居用品甚至是嬰兒。”

該系統(tǒng)需要兩個組件：嵌入在步行鞋鞋底中的紡織泵，用于收集空氣壓力，以及在需要時利用該壓力的氣動執(zhí)行器。泵內(nèi)填充有開孔聚氨酯泡沫，每次踩踏后都能恢復(fù)原狀。

普雷斯頓說，泵足夠小，很舒服。“泡沫的硬度與典型的鞋墊相當(dāng)，”他說。“我們想確保這感覺就像你真正想要在你的鞋子里面的東西。”

賴斯實驗室的測試表明，這些設(shè)備產(chǎn)生的功率相當(dāng)于3瓦，轉(zhuǎn)換效率超過20%，輕松勝過電磁、壓電和摩擦電策略用于腳擊能量收集，其中包括由賴斯奧什曼工程學(xué)院的學(xué)生設(shè)計的一種設(shè)計廚房。

普雷斯頓說，單個設(shè)備的所有組件花費了實驗室大約20美元。這些產(chǎn)品組裝簡單，堅固耐用，可以在洗衣機中清洗，而不會降低性能。

“制造方法使用了服裝行業(yè)已經(jīng)采用的技術(shù)，例如切割紡織片材并用熱和壓力粘合它們，”他說。“我們已經(jīng)準(zhǔn)備好考慮將我們的工作轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。”

Rajappan說，除了測試單元之外，實驗室還開發(fā)了數(shù)學(xué)模型，以根據(jù)用戶的體重和步行速度以及其他參數(shù)來預(yù)測輔助設(shè)備的性能。“推進這一進程的一種方法是使用該模型來優(yōu)化特定用戶群的性能，”他說。

Rajappan說：“我們還在考慮像氣動執(zhí)行器這樣的設(shè)備，這些設(shè)備可以對深靜脈血栓形成、腿部血栓等疾病進行治療性壓縮。”“任何需要氣壓的東西都可以由我們的系統(tǒng)提供動力。”

“現(xiàn)在我們提供了動力，我們可以利用所有現(xiàn)有的驅(qū)動工作，”普雷斯頓補充道。“這將包括幫助人們合上雙手的手套、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的幫助以及其他仍然依賴通常剛性和笨重的電源的設(shè)備，這些電源要么不舒服，要么需要與外部基礎(chǔ)設(shè)施相連。”

他指出，與時尚顧問的對話可能會在他的未來進行，以防止佩戴者與米其林人相似。

“我們設(shè)法讓它保持低調(diào)，但是是的，這絕對是值得考慮的事情，尤其是在執(zhí)行器方面，”普雷斯頓說。

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