莱斯大学乔治·r·布朗工程学院的机械工程师们制造了一种气动臂状装置，可以利用基于纺织品的能量收集系统抓取和携带小物体。这种轻便的机械肢体旨在帮助行动不便的人，并且足够坚固，可以日常使用。

气动“手臂”由可热密封的织物堆叠在一起，形成两个独立的膀胱。当无压力时，驱动膀胱延伸出身体，当有压力时，弯曲和泄气。支撑膀胱保持加压以机械地支撑驱动膀胱。手臂表面有弹性体衬里，以保持它对光滑物体的抓地力。

嵌入在步行鞋鞋底的纺织泵收集穿着者下地时产生的空气压力。这种泵很小，走起来很舒服，里面装满了开孔聚氨酯泡沫，每次走路后都能恢复形状。腰部周围的能量存储膀胱储存加压空气，当佩戴者激活手臂时，气动执行器施加压力。

机械工程助理教授丹尼尔·普雷斯顿(Daniel Preston)说:“我们为可穿戴能量收集系统选择了气动方法，以减轻重量并保持舒适性。”“整个系统的重量只有140克，不到同类电子方法重量的10%。”

在演示中，佩戴者目前使用开关来操作手臂，但未来的版本可能会有传感器来预测佩戴者的意图并执行动作。

实验室测试表明，该设备产生相当于3w的功率，转换效率超过20%，优于电磁、压电和摩擦电策略的足触能量收集。

一台设备的组件成本约为20美元。该设备组装简单，足够坚固，可以承受洗衣机的任何性能下降。

普雷斯顿说:“这种制造方法使用了服装行业已经采用的技术，比如切割纺织品薄片，然后用热和压力粘合它们。”

除了测试单元，实验室还开发了数学模型，根据体重、行走速度和其他参数来预测辅助设备的表现，以便在未来为特定的用户群体优化性能。

气动臂只是普雷斯顿实验室团队设计和实施的几个想法之一。受蜘蛛的天然液压肢体系统的启发，他们从死蜘蛛身上创造了“necrobotic”抓取器，可以拾取和移动小物件。他们还制作了一件衬衫，在腋窝处安装了一个类似风箱的驱动器，它可以膨胀，使穿着者能够拿起一个10磅重的物体。

“人口普查数据显示，美国约有2500万成年人发现用手臂举10磅(约合10公斤)的东西都很困难，”莱斯研究院资助的博士后阿努普·拉贾潘(Anoop Rajappan)说。“这是我们日常生活中经常做的事情，捡起家居用品，甚至是婴儿。”

在人体模型上的测试表明，腋下驱动器可以在没有人体肌肉帮助的情况下举起一个物体。

有了能量收集系统和气动执行器，普雷斯顿的实验室团队正在考虑如何将他们的工作转化为可穿戴产品，比如帮助人们合手的手套。他们还在考虑可移植性，以及如何重新设计那些依赖于刚性、笨重电源、要么不舒服、要么把人拴在外部基础设施上的设备。

“我们也在考虑像气动执行器这样的设备，用于治疗深静脉血栓形成(腿部的血块)等疾病。任何需要气压的东西都可以由我们的系统提供动力。”

普雷斯顿未来还可能与时尚顾问进行对话，以防止穿着者模仿米其林男士。

普雷斯顿说:“我们已经设法保持低调，但是是的，这绝对是值得考虑的事情，尤其是在执行器方面。”

流体驱动是不断发展的软机器人领域中大多数新技术的基础。气动驱动在柔软的可穿戴机器人和辅助人体运动的设备中特别受欢迎，以实现轻便、舒适的设计。普雷斯顿预计，在未来十年内，依靠气动驱动的商业辅助技术将得到广泛应用。

普雷斯顿创新实验室
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