Инженеры разработали умную одежду, которая поднимает капюшон или рукав при нажатии кнопки

Инженер из Университета Райса Дэн Престон не отличается экстравагантным стилем. Но он предложил довольно креативный подход к моде. Его команда создала блестящую черную куртку, которая выполняет логические операции без электроники. Например, при нажатии кнопки капюшон поднимается и опускается, а еще она содержит простую 1-битную память, которая хранит состояние капюшона.

Престон называет это «неэлектронной долговечной логикой в устройстве на текстильной основе».

В чем особенность дизайна? В куртке нет ни Arduino, ни полупроводниковых чипов. В ней нет батарей. Престон и его команда вырезали куски нейлоновой тафты и склеили из них надувные мешки размером примерно в половину визитной карточки. Затем их соединили маленькими мягкими трубочками и вложили в куртку.

С помощью кнопок можно управлять потоком воздуха из баллона с углекислым газом. Увеличиваясь или уменьшаясь в объеме, они образуют изгибы, которые либо надувают, либо сдувают воздушный мешок в капюшоне, заставляя его подниматься и опускаться.

На первый взгляд куртка похожа скорее на велосипедную шину, чем на компьютер. Но Престон предлагает воспринимать воздушные мешочки как аналог электронных транзисторов в электросхеме.

«Мы просто заменяем напряжение давлением, а ток — потоком жидкости или воздухом», — объясняет он.

Для этого команда создала воздушный инвертор. В электронной схеме этот элемент принимает некоторый входной сигнал — скажем, 1, соответствующий высокому напряжению, — и изменяет его на 0, низкое напряжение. В случае с толстовкой воздух, поступающий в мешочек, может находиться под высоким давлением, а мешочек может преобразовывать его в низкое давление или наоборот.

Технология берет свое начало из разработок времен холодной войны, когда инженеры создавали логические устройства, работающие на воздухе и не подверженные влиянию электромагнитных импульсов.

«Я действительно рад видеть, что люди радикально выходят за рамки передовых технологий в области носимых устройств», — отмечает инженер-механик Майкл Венер из Университета Висконсин-Мэдисон, который не принимал участия в работе.

Читайте по теме:

Стартап из Кремниевой долины анонсировал «умные» контактные линзы

От смарт-часов до умного пластыря: что происходит на рынке медицинских носимых устройств

Одна из главных новаторских идей проекта — использование пневматических логических схем. Носимые устройства вроде Fitbir и Apple Watch, обычно являются «скромной адаптацией традиционных устройств», объясняет Венер.

Куртка относится к категории «мягких роботов», которые представляют собой автоматизированные программируемые машины, изготовленные из гибких материалов — резины, силикона или ткани. В последние годы исследователи начали разрабатывать машины, которые потенциально могли бы работать бок о бок с людьми. Как правило, они движутся с меньшей точностью, чем их аналоги из твердого металла, но при этом способны на более мягкие прикосновения.

Другими словами, мягкие роботы должны легче и безопаснее интегрироваться в обычную человеческую деятельность. Поскольку Престон изготовил логические элементы из ткани, умная куртка вполне похожа на обычный предмет одежды.

«Людям очень легко адаптироваться к этому и не чувствовать, что они носят что-то странное», — говорит инженер-механик Вэньлун Чжан из Университета штата Аризона, который не участвовал в этой работе.

Кроме того, компьютер на основе ткани более прочен, чем полупроводниковый. Чтобы проверить прочность куртки, команда поместила компонент, изготовленный из нескольких тканевых мешочков, в сетчатый пакет и 20 раз пропустила его через стиральную машину.

Разработку даже переехали на пикапе Toyota Tacoma 2002 года выпуска. Сумки с воздухом все еще работали. Представьте, что бы было с Apple Watch.

Проект не только демонстрирует, что можно создавать логические схемы из одежды, но и может помочь людям с ограниченными возможностями, которым трудно поднимать или опускать капюшон. В дополнение к куртке они сделали рубашку, которая помогает поднять руку в плечевом суставе. В рубашку вшиты воздушные мешки на торсе, которые накачивают мехи, похожие на гармошку, под мышкой.

Сейчас компания находится на ранней стадии и собирается сделать технологию доступной для потребителей. Также хотели бы проверить безопасность этой одежды в клинических условиях, чтобы ее могли использовать пациенты медицинских учреждений.

Пока что в куртку встроена довольно базовая логика. Но команда Престона спроектировала компоненты таким образом, чтобы будущие устройства можно было последовательно комбинировать для выполнения более сложных вычислительных задач. Например, будущая версия куртки может включать датчик температуры, который будет учитываться в ее действиях.

Текущая версия куртки может выполнять одну логическую операцию в секунду, при том что домашний ПК совершает более миллиарда операций. На практике это означает, что она способна выполнять только короткие последовательности команд. Чжан отмечает, что из-за скорости логики и некоторых других инженерных трудностей подобным текстильным роботам потребуется от 5 до 10 лет, чтобы достичь коммерческой зрелости.

В будущем команда Престона планирует отказаться от баллона с углекислым газом. Это довольно непрактично, и его приходится периодически заполнять. Вместо этого команда хочет просто использовать окружающий воздух для накачки куртки.

В качестве отдельного проекта команда уже разработала поролоновую стельку для обуви, которая при ходьбе накачивает воздух в расположенную на талии камеру. Планируется интегрировать аналогичный дизайн в куртку.

Престон также хотел бы создать одежду, которая будет чувствовать потребности владельца и реагировать на них. Например, датчик на будущей одежде может зафиксировать начало движения и помочь ему.

Источник.

Фото на обложке: Dan Preston