13 juni 2024

Textila muskler är ett ungt forskningsfält som har sitt ursprung på Linköpings universitet och Högskolan i Borås. På sikt kan tekniken byggas in i kläder som kan ge en extra boost vid tunga lyft, ge kramar på distans och hjälpa synskadade navigera i stadsmiljö.

Två forskare (Carin Backe och Edwin Jager) i ett labb.
Carin Backe från Högskolan i Borås och LiU-professorn Edwin Jager i labbet på IFM. Samarbetet mellan LiU och Högskolan Borås fortsätter tack vare ett bidrag på sex miljoner kronor från Erling Perssons Stiftelse. Olov Planthaber

– När vi säger exoskelett ser vi framför oss en nästan robotliknande figur med klumpiga mekaniska delar. Men med textila muskler kanske det skulle räcka med ett par långkalsonger vävda av vårt garn för att ge extra styrka när man till exempel ska lyfta tungt, säger Edwin Jager, professor vid Linköpings universitet.

Arm med ärm.
Ärmen har invävda textila muskler som ska kunna ge haptisk återkoppling. Den har utvecklats i EU-projektet Weafing.WEAFING

År 2017 visade hans forskargrupp tillsammans med forskare vid Högskolan i Borås hur en vanlig tråd med ett hölje av ledande plaster (PEDOT och polypyrrole) kan töjas och krympas när den får en elektrisk spänning. En nyhet som fick stor uppmärksamhet.

Textilier överallt

Men styrkan i en ensam tråd är inte hög. Därför parallellkopplar forskarna flera trådar och väver ihop dem till ett tyg. Då blir styrkan mycket högre. Men dynamiken i ett rörligt tyg är betydligt mer komplex än man först kan tro.

Textila muskler.
På sikt kan tekniken byggas in i kläder som kan ge en extra boost vid tunga lyft, ge kramar på distans och hjälpa synskadade navigera i stadsmiljö.Olov Planthaber

På Textilhögskolan vid Högskolan i Borås finns fler forskare som studerar tyg och textil.

– Vi är i kontakt med textilier 99 procent av livet – kläderna du har på dig, lakanen du sover i och bilen du kör. Där finns också en enorm potential att väva smarta textilier som kan vara till hjälp i vardagen för många människor, säger Carin Backe, doktorand vid Institutionen för textilteknologi vid Högskolan i Borås.

Hennes forskningsämne är textil materialteknologi med fokus på textila konstruktioner för mekanisk rörelse och beröringskommunikation (haptik).

Porträtt Carin Backe.
Carin Backe, doktorand vid Högskolan i Borås.Olov Planthaber

Och just haptisk kommunikation är det område där forskningen inom textila muskler har kommit närmast tillämpning.

Haptik

I ett nyligen avslutat Horizon 2020-projekt har forskargrupperna vid LiU och Högskolan i Borås, tillsammans med universiteten i Nederländska Twente och Cergy utanför Paris samt företagen Elitac Wearables och Wearable Technologies, utvecklat en ärm med invävda textila muskler som ska kunna ge haptisk återkoppling.

– Vi satsade på haptik i projektet för att de textila musklerna i dagsläget är lite för svaga och långsamma för att fungera som faktiska muskler, säger Carin Backe.

Forskarna kunde visa hur ärmen går att använda för social beröring på distans. Användarna har på sig varsin ärm som är kopplad till varsin dator. När den ena personen strök på sin egen ärm kände den andra strykningen genom sin ärm.

Porträtt (Edwin Jager).
Edwin Jager, professor i tillämpad fysik vid IFM.Olov Planthaber

Det som händer är att integrerade sensorer, känner av trycket hos den som stryker. De signalerna skickas vidare till mottagarens ärm där textilen drar ihop sig tack vare de textila musklerna. Det skapar ett tryck på huden som uppfattas som en beröring. Men tekniken är inte bara användbar för närhetstörstande par i distansrelation.

– För synskadade skulle det kunna vara ett alternativ att få information om omgivningen genom kläderna för att underlätta navigering i till exempel stadsmiljö, säger Edwin Jager.

Spelindustrin en ingång

Men han menar att det också skulle kunna användas inom spelindustrin som ett komplement till VR som förhöjer upplevelsen av ett spel. Till exempel skulle du känna ett tryck på kroppen där du blir skjuten i spelet.

– Där finns de stora pengarna i dagsläget. Det är kanske den inriktningen man får gå mot för att kunna kommersialisera produkten inledningsvis. Efter det kan man satsa på andra mer intressanta samhällsnyttiga tillämpningar, säger Edwin Jager.

Forskare håller upp en bit tyg (textil muskel).
Forskarna parallellkopplar flera trådar och väver ihop dem till ett tyg för att öka styrkan. Olov Planthaber

Nästa steg för forskningen är att öka kraften som varje textil muskel kan lyfta. På sikt är visionen att göra hela kläder där textila muskler är integrerade. En mjukt exoskelett som inte syns på utsidan.

– Inom äldrevården hade det varit ett utmärkt alternativ både för personalen, som då kunde undvika förslitningsskador från tunga lyft, och för de äldre som kan få en boost när de ska resa sig upp. Men det skulle även kunna vara aktuellt för byggnadsarbetare och andra som har många tunga lyft i sitt jobb, säger Edwin Jager.

Snabb utveckling

Horizon 2020-projektet, med namnet Weafing, är nu avslutat men forskningen och samarbetet mellan LiU och Högskolan Borås fortsätter tack vare ett bidrag på sex miljoner kronor från Erling Perssons Stiftelse som stöttat forskningen sedan 2017. Nils-Krister Persson, docent vid Högskolan Borås menar att de bara skrapat på ytan för potentialen för tekniken:

Två forskare monterar labutrustning
Nils-Krister Persson vid Högskolan i Borås och Edwin Jager vid LiU har jobbat tillsammans med textila muskler sedan 2017.Thor Balkhed

– Det är ju så att vi har muskelfiber i kroppen och vilka är experter på fibrer om inte textilvärlden? Det finns mycket vi kan inspireras av från naturen och realisera i textil. Efter de vetenskapliga framgångarna ser vi fram emot att utveckla en innovation som kan komma människor till nytta, säger han.

Enligt Edwin Jager går utvecklingen snabbt och att det antagligen inte är allt för långt fram i tiden vi kan se det första fungerade mjuka exoskelettet:

– Jag är väldigt nöjd eftersom vi 2017 hade en liten garntråd som rörde sig och endast fungerade i vätska, och nu har vi en fullt fungerade prototypärm. Jag tycker att det är så häftigt att vi lyckats ta oss hela den vägen på endast sju år.

Läs mer om det nyligen avslutade EU-projektet: weafing.eu/en/

Gruppbild (från höger Edwin Jager, Shayan Merhaeen, Jose Gabriel Martinez Gil, Carin Backe).
LiU-forskarna Edwin Jager, Shayan Merhaeen och Jose Gabriel Martinez Gil med Carin Backe, doktorand vid Högskolan i Borås.Olov Planthaber

Kontakt

Mer om forskningen

Strategiskt forskningsområde

Senaste nytt från LiU

Alex Enrich Prast i Amazonas skogar.

Träden överraskar – tar bort metan från atmosfären

Att träd är bra för klimatet genom att de tar upp koldioxid ur atmosfären är väl känt. Men nu står det klart att träden har ytterligare en viktig roll.

En person sitter och ler.

LiU-alumner hjälper industrin att spara pengar och energi

Han lämnade ett högavlönat jobb i gas- och oljeindustrin i Indien för en masterutbildning i hållbarhet och energiteknik på LiU. Sajid Athikkay ångrar inte u-svängen. Nu driver han ett företag som hjälper industrier att spåra och spara energi.

En man i kostym håller en grön växt i handen.

LiU med i megastudie om klimatbeteende

Vilket är bästa sättet att få oss människor att bete oss mer klimatvänligt? Forskare vid Linköpings universitet och Karolinska institutet har bidragit till en världsomspännande studie för att ta reda på det.