För allt snack om att bädda in datorer i kläder, här är ett intressant alternativ. Gör kläderna till datorn och gör det utan el.

Maskiningenjörer vid Rice Universitys George R. Brown School of Engineering prövar konceptet för storlek med en uppsättning textilbaserade pneumatiska datorer som kan digital logik, inbyggt minne och användarinteraktion.

Labbets "fluidic digital logic" drar fördel av hur luft strömmar genom en serie "knäckta" kanaler för att bilda bitar, 1:orna och 0:orna i datorminnen.

Tanken är att sådana textilbaserade logiska grindar ska stödja pneumatiska ställdon, eventuellt i kombination med ett energiskördssystem utvecklat av Preston-labbet, för att hjälpa människor med funktionella begränsningar med sina dagliga uppgifter.

Forskningen visas i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Preston sa att labbets logikaktiverade textilier kan massproduceras med hjälp av befintliga klädtillverkningsprocesser och är tillräckligt motståndskraftiga för att tåla daglig användning. Forskarna hävdade att de inbyggda grindarna är både bekväma och tuffa nog att köra en lastbil över utan att skada dem. (Och de bevisade det.)

"Idén att använda vätskor för att konstruera digitala logiska kretsar är inte ny," sa han. "Och faktiskt, under det senaste decenniet har människor gått mot att implementera flytande logik i mjuka material, saker som elastomerer. Men hittills har ingen tagit steget att implementera det i arkbaserade material, en bedrift som krävde omdesign. hela tillvägagångssättet från första principer."

Labbet testade sin logik på enheter som hjälper användare med fysisk rörelse och ett system för att höja och sänka en huva med en knapptryckning, utan elektricitet inblandad, för termoreglering.

"Vi tror att det finns en mängd sätt detta kan implementeras för att hjälpa människor att utföra sina dagliga aktiviteter," sa Preston. "Ett av de följande områdena vi tittar på är att känna avsikt. Så snart bäraren initierar en handling, kan vi sedan erbjuda hjälp för resten av den handlingen."

"Till exempel kan du börja greppa ett föremål och om systemet känner av din avsikt kommer det att ge dig lite hjälp med att stänga handen runt föremålet så att du kan lyfta upp det," sa han.

I mitten av konceptet sitter en "NOT"-grind, en grundläggande komponent i datorkretsar även känd som en inverter. Denna logiska grinds utgång är inversen (eller motsatt) av ingången. I en elektronisk krets är grinden på eller av (1 eller 0), men den pneumatiska grinden ersätter dessa termer med "högt" eller "lågt" lufttryck.

"Vi tänker på det logiska elementet som, på sin mest grundläggande nivå, innehållande både ett relä och ett vätskemotstånd", säger Anoop Rajappan, en postdoktor i Rice och huvudförfattare till tidningen. "Dessa skulle vara likvärdiga med att ha ett elektroniskt relä eller transistor parat med motståndet, vilket är grunden för typisk transistor-resistorlogik."

Det pneumatiska systemet beror på ett koncept som Preston beskriver som en matematiskt utformad kinkgeometri, implementerad i tryckreglerbara ventiler som skär luftflödet på samma sätt som en böjd trädgårdsslang stoppar vatten.

Ventilerna, var och en cirka en kvadrattum i storlek, är laminerade i textilierna och har visat sig robusta nog att klara 20 000 på-av-cykler och 1 miljon flexcykler, samt 20 cykler i en vanlig tvättmaskin för hushållsbruk.

Preston noterade att forskargruppen inkluderar Stanford University postdoktor Vanessa Sanchez, en modedesigner som blev ingenjör som fick kotletter med utbildning från Fashion Institute of Technology i New York City och en efterföljande Ph.D. i maskinteknik och materialvetenskap från Harvard University och dess Wyss Institute.

Medförfattare till uppsatsen är Rice-studenterna Barclay Jumet, Zhen Liu och Faye Yap, alumnen Rachel Shveda och grundutbildningen Colter Decker. + Utforska vidare

Ett bärbart textilbaserat pneumatiskt energiinsamlingssystem för assisterande robotik