15/08/2024
Door Ad Spijkers
Het apparaat is ontwikkeld om bloedstolsels te voorkomen, maar kan ook zelfs voor robots gevaarlijk werk in graansilo's overnemen.
De pneumatische computer geeft alarmen af wanneer bepaalde medische apparaten het begeven. De uitvinding is een betrouwbaardere en goedkopere manier om bloedstolsels en beroertes te voorkomen, zonder elektronische sensoren. De computer draait niet alleen op lucht, maar gebruikt ook lucht om waarschuwingen te geven. Hij geeft direct een fluitsignaal wanneer hij een probleem detecteert met de levensreddende compressiemachine die hij moet bewaken.
Pneumatische computer
De intermitterende pneumatische apparaten zijn ontwikkeld aan de University of California – Riverside (UCR), aan de oostkant van Los Angeles. Het zijn een soort kousen die zich periodiek met lucht vullen en de benen van een persoon samenknijpen om de bloedstroom te vergroten. Dit voorkomt stolsels die leiden tot geblokkeerde bloedvaten, beroertes of de dood. Meestal worden dergelijke apparaten aangestuurd en bewaakt door elektronica. Ze kunnen levens redden, maar alle elektronica erin maakt ze duur. Daarom wilden de onderzoekers een pneumatisch apparaat ontwikkelen dat een deel van de elektronica vervangt om deze apparaten goedkoper en veiliger te maken.
Het pneumatisch apparaat werkt op een vergelijkbare manier als elektronische circuits, door pariteitsbitberekeningen uit te voeren. Een elektronisch apparaat werkt met enen en nullen, met een pariteitsbit als controlemiddel. Een computer die op lucht werkt, gebruikt verschillen in luchtdruk die door 21 kleine ventielen stroomt om het aantal enen en nullen te tellen. Als er geen fout is opgetreden bij het tellen, dan blaast het fluitje niet. Als het wel blaast, is dat een teken dat het apparaat moet worden gerepareerd. Als demonstratie bewerkten de onderzoekers een pneumatisch apparaat met een mes, waardoor het onbruikbaar werd. Enkele seconden later blies het fluitje.
Het apparaat vervangt een handvol sensoren en een computer. Hiermee kunnen de onderzoekers kosten besparen en toch problemen in een apparaat detecteren. Het kan ook worden gebruikt in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid of hoge temperaturen die niet ideaal zijn voor elektronica.
Meer toepassingen
Bewaking van bloedbanen is slechts één toepassing voor luchtcomputers. Voor hun volgende project willen de onderzoekers een apparaat ontwerpen dat een taak die elk jaar mensenlevens kost, zou kunnen elimineren. Het gaat hier om het verplaatsen van graan boven in silo's. Graansilo's zijn hoge gebouwen, in agrarische gebieden gevuld met maïs of tarwe. Vaak moet een mens met een schop naar binnen om het graan te breken en de stapels binnenin te egaliseren.
Er vallen jaarlijks doden omdat het graan gaat glijden en de persoon vast komt te zitten. In plaats van een persoon zou een robot deze taak kunnen uitvoeren. Deze silo's hebben echter een milieu met veel graanstof. Ze zijn explosief en een enkele elektrische vonk kan een silo uit elkaar blazen. Een elektronische robot is dus niet de beste keuze. De onderzoekers in Riverside willen een door lucht aangedreven robot maken die in deze explosieve omgeving kan werken.
Pneumatische computers zijn overigens niet nieuw. Vroeger maakten mensen lucht-aangedreven piano's en draaiorgels die muziek konden afspelen vanaf geperforeerde rollen papier. Na de opkomst van moderne computers verloren ingenieurs hun interesse in pneumatische circuits. Zodra een nieuwe technologie dominant wordt, verdwijnt de aandacht voor andere oplossingen voor problemen. Het nieuwe onderzoek toont aan dat er vandaag de dag situaties zijn waarin ideeën van meer dan honderd jaar oud nog steeds nuttig kunnen zijn."
Een video over de werking van het systeem vindt u hier. De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: William Grover, UCR