Todo el mundo podría usar un tercer brazo a veces, pero para algunos sería particularmente útil.

Los ingenieros mecánicos de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de la Universidad de Rice han construido una práctica extremidad adicional capaz de agarrar objetos y moverse, impulsada solo por aire comprimido. Es una de varias ideas que han implementado con un sistema de recolección de energía basado en textiles.

Los dispositivos robóticos de prueba de principio diseñados y construidos por Daniel Preston, profesor asistente de ingeniería mecánica, los autores principales Rachel Shveda y Anoop Rajappan y su equipo están orientados a personas con discapacidades y son lo suficientemente resistentes para el uso diario, dijeron.

Cómo se describe el proyecto en Science Advances utiliza aire difiere de la ahora famosa manipulación del laboratorio de Preston de arañas muertas como agarradores. Estos dispositivos neumáticos derivan su poder de caminar.

El "brazo" prototipo es una pieza de tela que abraza el cuerpo cuando no está en uso, pero se extiende hacia afuera cuando se activa e incorpora un revestimiento de elastómero en la superficie para mantener su agarre sobre objetos resbaladizos. Para las demostraciones, la exalumna de Rice Shveda, ahora oficial de la Guardia Costera de EE. UU., operaba el brazo con un interruptor. Preston dijo que las versiones futuras podrían tener sensores que anticipen la intención del usuario y completen el movimiento.

Además del brazo rizador que puede agarrar una taza u otros objetos pequeños mientras las manos están ocupadas, el laboratorio de Rice construyó una camisa con un actuador similar a un fuelle conectado a la axila que se expande, lo que permite al usuario levantar un peso de 10 libras. objeto. Probar la ropa en un maniquí mostró que podía hacerlo sin la ayuda de músculos humanos.

"Las estadísticas del censo dicen que hay alrededor de 25 millones de adultos en los Estados Unidos a quienes les resulta difícil levantar 10 libras con los brazos", dijo Rajappan, un postdoctorado apoyado por la Academia de Becarios Rice. "Eso es algo que hacemos comúnmente en nuestra vida diaria, recoger objetos domésticos o incluso un bebé".

El sistema requiere dos componentes:bombas textiles incrustadas en las suelas de los zapatos para caminar que recolectan presión de aire y actuadores neumáticos que hacen uso de esa presión cuando es necesario. Los salones están rellenos de espuma de poliuretano de celda abierta que les permite recuperar su forma después de cada pisada.

Preston dijo que la bomba es lo suficientemente pequeña para ser cómoda. "La rigidez de la espuma está a la par con un inserto de zapato típico", dijo. "Queríamos asegurarnos de que esto se sintiera como algo que realmente querrías tener dentro de tu zapato".

Las pruebas realizadas por el laboratorio de Rice demostraron que los dispositivos producen el equivalente a 3 vatios de potencia con una eficiencia de conversión de más del 20 %, superando fácilmente las estrategias electromagnéticas, piezoeléctricas y triboeléctricas para la recolección de energía de pisadas, incluida una diseñada por estudiantes de Ingeniería Oshman de Rice. Cocina de diseño.

Preston dijo que todos los componentes de un solo dispositivo le cuestan al laboratorio alrededor de $20. Los productos eran simples de ensamblar y lo suficientemente robustos como para lavarlos en una lavadora sin degradar su rendimiento.

"El enfoque de fabricación utiliza técnicas que ya se emplean en la industria de la confección, como cortar láminas textiles y unirlas con calor y presión", dijo. "Estamos listos para pensar en traducir nuestro trabajo en productos".

Rajappan dijo que junto con las unidades de prueba, el laboratorio también desarrolló modelos matemáticos para predecir qué tan bien funcionaría un dispositivo de asistencia en función del peso y la velocidad al caminar del usuario, entre otros parámetros. "Una forma de llevar esto adelante será utilizar el modelo para optimizar el rendimiento de grupos de usuarios específicos", dijo.

"También estamos pensando en dispositivos como actuadores neumáticos que aplican compresión terapéutica para cosas como trombosis venosa profunda, coágulos de sangre en las piernas", dijo Rajappan. "Todo lo que requiera presión de aire puede funcionar con nuestro sistema".

"Ahora que estamos proporcionando la energía, podemos aprovechar todo el trabajo existente sobre la actuación", agregó Preston. "Esto incluiría cosas como guantes que ayudan a las personas a cerrar las manos, asistencia en las articulaciones del codo y el hombro y otros dispositivos que aún dependen de fuentes de alimentación típicamente rígidas y voluminosas que son incómodas o requieren estar conectadas a una infraestructura externa".

Señaló que las conversaciones con consultores de moda podrían estar en su futuro, para evitar que los usuarios se parezcan al Hombre Michelin.

"Hemos logrado mantener un perfil bastante bajo, pero sí, definitivamente es algo en lo que pensar, especialmente con los actuadores", dijo Preston. + Explora más

Arañas 'necrobóticas':manipular las patas de arañas muertas con una bocanada de aire para que sirvan como agarradores