用电脑“做”衣服还不用电？将流体数字逻辑嵌入衣服不用电就可调节温度

2022-09-01 16:21:26  信息编号：K223429  浏览次数：149

对于所有关于将电脑植入服装的讨论，这里有一个有趣的选择，用电脑做衣服，而且不用电。

莱斯大学(Rice University)乔治·r·布朗工程学院(George R. Brown School of Engineering)的机械工程师们正在用一套基于纺织的气动计算机来尝试这个概念，这套计算机具备数字逻辑、机载内存和用户交互功能。该实验室的“流体数字逻辑”利用了空气如何通过一系列“扭曲”通道形成比特，即计算机存储器中的1和0。

他们的想法是让这种基于纺织的逻辑门支持气动执行器，并可能与普雷斯顿实验室开发的能量收集系统相结合，以帮助功能受限的人完成日常工作。

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

普雷斯顿说，实验室的逻辑纺织品可以使用现有的服装制造工艺批量生产，而且弹性足够承受日常使用。研究人员称，这种嵌入的门既舒适又坚固，足以让卡车驶过时不会损坏它们。(他们证明了这一点。)

用流体构建数字逻辑电路的想法并不新鲜，事实上，在过去的十年中，人们一直致力于在软材料(如弹性体)中实现流体逻辑。但到目前为止，还没有人采取措施将其应用到基于薄板的材料中，这需要从基本原理出发重新设计整个方法。

该实验室在一些设备上测试了它的逻辑，这些设备帮助用户进行物理运动，以及一个通过按钮升降引擎盖的系统，不涉及电力，用于温度调节。

普雷斯顿说“我们认为有很多方法可以实现这一点，帮助人们进行日常活动。我们接下来要研究的领域之一是感知意图。一旦佩戴者开始采取行动，我们就可以为该行动的其余部分提供帮助。例如，你可能开始抓一个物体，如果系统感知到你的意图，它会帮助你握紧那个物体，这样你就可以把它举起来。”

这个概念的中心是一个“非”门，它是计算机电路的基本组成部分，也被称为逆变器。这个逻辑门的输出是输入的逆(或相反)。在电子电路中，闸门是开或关(1或0)的，但气动闸门用“高”或“低”气压取代了这些术语。

我们认为，在最基本的层面上，逻辑元件包含一个继电器和一个流体电阻，这相当于将一个电子继电器或晶体管与电阻配对，这是典型的晶体管-电阻逻辑的基础。该气动系统依赖于Preston所描述的数学设计的扭结几何概念，实现在压力控制阀门中，切断空气流动，就像弯曲的花园软管阻止水一样。

每个阀门的大小约为一平方英寸，被压入纺织品中，并被证明足够坚固，可以处理2万次开关循环和100万次弹性循环，以及一台标准家用洗衣机的20次循环。

普雷斯顿指出，研究团队包括斯坦福大学博士后凡妮莎·桑切斯(Vanessa Sanchez)，她从时装设计师转行成为工程师，曾在纽约时装技术学院(fashion Institute of Technology)接受培训，后来又在哈佛大学及其威斯研究所(Wyss Institute)获得机械工程和材料科学博士学位。