Robottextilier för allt från andningsåterhämtning till känsel i rymden
2021-11-03
Tänk dig en konstgjord fiber som kan programmeras till att dra ihop sig och sträcka ut sig precis som mänskliga muskelfibrer. Och som är tunn och flexibel nog att kunna vävas till en bärbar textil robotmuskel. Det är OmniFiber, resultatet av ett samarbete mellan forskare på KTH, MIT Media Lab och Uppsala universitet.

Uppsalaforskarna, ledda av professor Klas Hjort vid institutionen för materialvetenskap, har främst koncentrerat sig på hur man på effektivaste vis ska kunna förmedla beröring med givare och konstgjorda muskler. Till exempel för en klapp på axeln eller en kram.
– Problemet är att de konstgjorda muskler som finns i dag kräver mycket energi och snabbt gör slut på batterier eller kräver att du inte rör dig från en fast anläggning. Jag vill att det ska vara en teknik som du kan ha överallt och som kan användas när som helst, säger Klas Hjort.
I denna första studie har utmaningen varit att integrera givare i de konstgjorda musklerna och att göra musklerna med så små slangar att de kan stickas eller vävas med i vanliga stick- och vävmaskiner, enligt Klas Hjort.
Många möjliga användningsområden
Just bärbarheten är också en av drivkrafterna för huvudförfattaren bakom projektet, KTH-doktoranden Özgun Kilic Afsar, som också är knuten till MIT. Tanken är att den artificiella muskelfibern ska kunna integreras och användas i många olika kontexter.
– Till exempel ska fibern kunna integreras i textilier vi använder varje dag, som i kläder eller interiörer för bilar. Men den har också potential att användas i utrustning till astronauter. Deras kläder är i dag klumpiga och hindrar dem från att kunna känna det de tar på utanför rymdfarkosten. En mer rättfram applikation är medicintekniska plagg avsedda för rehabilitering eller patientvård på distans, säger Özgun Kilic Afsar.

underplagget som ger återkoppling på bärarens
andningsteknik. Foto: Johan Wahlgren
Forskarna har tagit fram ett stickat ”andningsunderplagg” som bärs på överkroppen och som genom haptisk feedback kan lära ut andningsteknik när man sjunger. Testobjekt och samarbetspartner i forskningsstudien har varit en operasångerska.
– Plagget kan känna av sångerskans andningsrörelser och föra över dem direkt till sångeleven. Dessa nyanserade andningsrörelser är annars svåra att uttrycka, så vi tror att tillförandet av haptisk kommunikation gör undervisningen bättre än att bara använda ord, symboler och bilder. Detta är bara en av många haptiska färdighetstillämpningar som den konstgjorda muskelfibern skulle kunna användas för i pedagogiskt syfte”, säger Özgun Kilic Afsar
– Eftersom andning är en vital kroppsfunktion kan tekniken även användas som andningshjälp efter operationer, som andningsåterhämtning vid postcovid eller för patienter med sömnapné, säger Klas Hjort.
Tekniken bakom – så fungerar det

ett flexibelt gips som kan mjukna medan läknings-
processen pågår. Denna innovation bygger på en
annan variant av samma teknik. Foto: Johan Wahlgren
Så hur fungerar då tekniken bakom? Själva fibern består av ett vävt hölje som mekaniskt kan programmeras och inuti den finns en ihålig vätskefylld elastomer slang. När komprimerad luft fyller slangen uppstår mekanisk energi från den komprimerade luften och slangen drar ihop sig med kraft. Trycket och flödet av luft kontrolleras av FlowIO, en miniatyrplattform utvecklad av Ali Shtarbanov, en medförfattare till publikationen från MIT Media Lab.
En annan prototyp bygger på samma fiberteknik, denna gång placerad på fingret och tänkt att fungera som ett flexibelt gips. Det är ett enkelt tubformat nät tillverkat av OmniFiber, men nu finns det inuti en flytande metall, gallium, som smälter vid 30 grader Celsius och är fast vid rumstemperatur. Fibern fungerar därmed som ett gipsförband som håller fingret i position men som kan mjukna på begäran medan läkningsprocessen pågår.
Se filmen producerad av MIT som berättar mer om innovationen och även förklarar hur tekniken fungerar.
Hoppas bidra till sinnenas internet
Projektet är ett möte både mellan flera olika vetenskapliga discipliner och lärosäten. Det är också kopplat till ett gemensamt projekt inom ramen för Stiftelsen för Strategisk forskning som handlar om energieffektiva kroppsnätverk. Den tvärvetenskapliga miljön mellan datavetare, experter i människa-dator-interaktion och mikrosystemteknik har varit – och är – en mycket spännande och utmanande process, menar både Özgun Kilic Afsar och Klas Hjort.
I nästa steg väntar både automatisering av tillverkningsprocessen för att kunna skapa längre fibertrådar och ytterligare undersökningar för framtida kommersialisering.
– Sedan starten har min passion varit att förverkliga idéen om mikrofluida textilmuskler och att integrera dem i vår vardag för att kunna åstadkomma en sömlös teknologi för ”sinnenas internet”, säger Özgun Kilic Afsar.
Klas Hjort ser fram emot att fortsätta bidra till projektet. Framför allt när det gäller att effektivisera framtagandet av själva ”muskelfibrerna” och förfina deras egenskaper.
– Vi kommer att använda pneumatik och hydraulik för de kraftigaste musklerna men andra energieffektiva och miniatyriserade elektrostatiska servomotorer för att styra musklerna med hög upplösning, säger han och tillägger:
– Målet är att bidra till framtidens ”sinnenas internet”, där beröring är ett av de viktigaste sätten att förmedla information mellan människor men i längden även mellan människa och maskin.
Anna Hedlund
Relaterade länkar
“New fibers can make breath-regulating garments”, nyhetsartikel från MIT
Klas Hjort, profilsida med kontaktinformation
Özgun Kilic Afsar, profilsida med kontaktinformation på KTH
Özgun Kilic Afsar, profilsida med kontaktinformation på MIT
Nyheter
-
Framtidens studenter får prova på framtidens energilagring
Elever som genomfört sin prao på Uppsala universitet under 2021 har fått bygga miljövänliga batterier. Med hjälp av träflisor, trälim och salter skapar de en superkondensator.
-
Rymdteknikforskare prisas som nytänkande entreprenör
Anders Ajaxon Persson, forskare i rymdteknik vid Uppsala universitet och medgrundare av företaget Fourth State Systems, är en av de tio nytänkande entreprenörer i Sverige som tilldelas ÅForsk Entreprenörsstipendium 2022. Han prisas för sin drivkraft att förse vården med en ny lösning för att övervaka för tidigt födda barns hälsa.
-
Licentiatseminarium 14/6: Microscale electrostatic 2D- and 3D-printing
Alla intresserade är välkomna till licentiatseminariet av Anton Karlsson med titeln "Microscale electrostatic 2D- and 3D-printing" 14 juni 10.15–12.15
-
Docentföreläsning 24/5: Soft Material-Printed Microsystems
Alla intresserade är välkomna till docentföreläsning av Seunghee Jeong med titeln "Soft Material-Printed Microsystems" den 24 maj kl. 10-11.
-
ÅForsk Entreprenörsstipendium 2022 till Anders Ajaxon Persson
Anders Ajaxon Persson, rymdforskare vid institutionen för materialvetenskap och vd för bolaget Fourth State Systems har fått ÅForsk Entreprenörsstipendium 2022. Anders är en av 10 nytänkande entreprenörer som fått ÅForsk Entreprenörsstipendium 2022 på 200 000 kronor.
-
SR: "Robottyg" kan komma att hjälpa spädbarn med andning
-
Robottextilier för allt från andningsåterhämtning till känsel i rymden
Tänk dig en konstgjord fiber som kan programmeras till att dra ihop sig och sträcka ut sig precis som mänskliga muskelfibrer. Och som är tunn och flexibel nog att kunna vävas till en bärbar textil robotmuskel. Det är OmniFiber, resultatet av ett samarbete mellan forskare på KTH, MIT Media Lab och Uppsala universitet.
-
Stipendium till examensarbete om att klimatdeklarera byggnader
Agnes Östberg och Josefin Torgerssons examensarbete om att klimatdeklarera byggnader har tilldelats Uppsala kommuns uppsatsstipendium för år 2019/2020. Stipendiet är på 10 000 kr och delas varje år till sju uppsatser.
-
Rymdtekniken som gör underverk i vården
En gassensor som var tänkt att upptäcka spår av liv på Mars visade sig ha rätt egenskaper för att mäta blodgaser på för tidigt födda barn. Genom Region Uppsala Innovations projekt med innovationsnoder har forskare och företagare kunnat få full insyn i vårdens behov och anpassat sina innovationer till en användbar lösning.
-
Vi utvecklar plattmaskrobotar i EU-projekt
Vid årsskiftet startade EU-projektet SOMIRO med målet att ta fram teknologi som ska bidra till en minskning av jordbrukets miljöpåverkan. Projektet koordineras av avdelningen för mikrosystemteknik där forskare just nu utvecklar simmande plattmaskliknande mikrorobotar.
-
Sintecprojekt vinner web-pris
SINTEC-projektet samordnat av vår avdelning för Mikrosystemteknik vann det prestigefyllda Laurel-priset i .eu Web Awards för bästa webbsida för projekt inom .eu-, .ею- eller .ευ-tilläggen. I kategorin nominerades 65 webbsidor. Förutom trofén tilldelades projektet en 3-månaders skylt på Bryssels flygplats 2021.
-
Sintec-Project nominerat till "best .eu Web Site 2020"
SINTEC Horizon 2020 EU Funded Project, has been nominated for the best European project website in the LAURELS category of the competition 2020 .eu Web Awards.