Пневморука с ножным приводом

Некоторые читатели помнят эпизод из популярной французской кинокомедии о Фантомасе. Там полицейский комиссар Жюв в исполнении знаменитого комика Луи де Фюнеса пристегнул искусственную руку и попытался из-под расстегнутой пуговицы пиджака неожиданно высунуть револьвер в настоящей руке. Сделать это так быстро, как требовала ситуация, он не смог.

Инженеры нынешнего столетия, строящие роботизированные конструкции для людей с ограниченными возможностями, оказались более успешными. Группа робототехников из инженерной школы Университета Райса под началом профессора Дэниэла Престона (Daniel Preston) создала пневматическую руку из текстильных материалов. Она приводится в действие текстильным же ножным насосом.

Прототип дополнительной руки выглядит как свисающая вдоль тела лента ткани в десятки сантиметров длиной с нашитой на него полосой эластомера для того, чтобы захваченный предмет не скользил. Если в «ленту» подан воздух, то она вытягивается перпендикулярно телу. Щелчок управляющего пневматикой тумблера заставляет ленту свернуться. Так она может обхватывать нужный предмет, например чашку, пакет с чипсами, очки, авторучку. А это уже подспорье для человека с ограниченными возможностями.

Изгибаемую давлением воздуха гармошку из лент инженеры вшили в подмышку рубашки. Надетая на манекен, она способна поднять груз весом в несколько килограмм. В США проживают двадцать пять миллионов человек, которым трудно поднять такой вес.

Для работы мягких протезов создана система управления пневматикой — поясной воздушный баллон из текстильных материалов и ножной насос. Последний также частично выполнен из текстиля, его легко встроить в подошвы ботинок. Меха насоса заполнены пружинящей пеной полиуретана и восстанавливают свою форму после каждого шага. Жесткость насоса шагающий человек не почувствует, потому что он такой же упругий, как обычная стелька. Инженеры разработали математическую модель, описывающую параметры работы насоса на неодинаковых владельцах — с разным весом и разной подвижностью. В приложении к опубликованной статье приведены даже оптимальные режимы стирки предложенных текстильных устройств.

Лабораторные тесты показали, что насос способен произвести 3 ватта мощности, пятую часть из которых можно запасти в сжатом воздухе. Это больше, чем у различных электрических преобразователей энергии шагов. Все компоненты устройств обошлись всего в 20 долларов. Технологии производства включают обычные для текстильной промышленности резку, свертку, прессовку и сварку материалов.

(Science Advances, 8, 34, 2022 - полный текст)