Nov model zglobov, ki ga navdihuje narava, za oblikovanje robotskih eksoskeletov

logo

Nedavni napredek na področju robotike je omogočil izdelavo vse bolj dovršenih robotskih udov in eksoskeletov. Robotski eksoskeleti so v bistvu nosljive “lupine”, izdelane iz različnih robotskih delov.

Eksoskeleti lahko izboljšajo moč, zmogljivosti in stabilnost uporabnikov, jim pomagajo pri reševanju težkih fizičnih nalog z manj napora ali pomagajo pri njihovi rehabilitaciji po nesrečah.

Slika: Dve vrsti rakov (a) Calappa Philargius. (b) Homarus Americanus. Avtor fotografije: Liang et al.

Doslej je bilo večino eksoskeletov ustvarjenih z uporabo modela, ki temelji na vrtljivem zglobu s fiksno osjo. Čeprav je ta model preprost in dokaj učinkovit, ne odraža načina vrtenja človeških sklepov (tj. na policentričen način), kar lahko poslabša ali omeji gibanje tistih, ki jih nosijo.

Zato v zadnjih letih robotiki preiskujejo potencial alternativnih modelov za izdelavo eksoskeletov. Ena od teh tehnik vključuje uporabo n-prečnih povezav za spajanje komponent, podobnih okončinam. Ko so te povezave skrbno izvedene, lahko učinkovito ponovijo določene človeške gibe, saj ne predstavljajo neskladnosti, povezanih z monocentričnimi zasuki vrtljivih zglobov s fiksno osjo.

Medtem ko so se n-prečne povezave izkazale za zelo obetavna orodja za kopiranje gibanja človeških sklepov, lahko njihova pretirana uporaba povzroči ohlapne in nestabilne eksoskeletne strukture. Zaradi pomanjkanja stabilnosti je eksoskelet, ki iz tega izhaja, neprimeren za rehabilitacijo bolnikov s poškodovanimi ali paraliziranimi udi.

Raziskovalci na univerzi Xi’an Jiaotong na Kitajskem so pred kratkim predstavili nov skupni model, ki bi lahko omogočil razvoj stabilnejših in trdnejših eksoskeletov. Njihov model, predstavljen v prispevku, objavljenem v IEEE Access, navdihujejo členonožci, razred nevretenčarjev, za katere so značilni biološki eksoskeleti, segmentirana telesa in parni spojeni dodatki. Primeri znanih členonožcev so žuželke (npr. kobilice, mravlje, čebele in kačji pastirji), pajkonožci (npr. pajki in škorpijoni), miriapodi (npr. stonoge in muljonožci) in raki (npr. raki, jastogi in kozice).

“Pogost način za uresničitev bioničnega gibanja je mehanizem za povezovanje n-prečk znotraj ležajev, vendar lahko nastali zglobi postanejo zapleteni,” so zapisali raziskovalci v svojem prispevku. “V nadaljevanju predlagamo skupni model, ki temelji na anatomiji kobilicnih sklepov, sestavljen iz para konjugiranih površin in prožnega povezovalnega telesa.”

V okviru svoje študije so raziskovalci s svojim modelom ustvarili prototipni zglob za eksoskelete. Ta zglob so zasnovali z uporabo algoritma za optimizacijo, ki so ga razvili.

Nato so v nizu poskusov ocenili svoj prototipni zglob, da bi preverili njegovo delovanje in kinematične značilnosti. Ugotovitve, zbrane v teh poskusih, so potrdile izvedljivost njihovega modela za oblikovanje bioničnih robotskih sistemov in njegove koristne lastnosti.

V prihodnosti bi lahko ta skupina raziskovalcev ustvarila model za izdelavo učinkovitejših eksoskeletov ali drugih robotskih struktur za različne namene, vključno z rehabilitacijo ali povečanjem človeških sposobnosti. V nasprotju z drugimi strategijami oblikovanja eksoskeletov bi lahko ljudem omogočil bolj prosto in naravno gibanje, hkrati pa zagotovil, da je njihovo telo ustrezno podprto.

Povzeto po: https://techxplore.com/news/2021-02-bio-inspired-joint-robotic-exoskeletons.html

2021 / 34

Celotna PDF revija brezplačno!

Sorodni članki

Zadnji članki

3D natisnjeni notranji organi

3D natisnjeni človeški organi so natisnjeni tako, da jih lahko uporabljajo študenti medicine. Organe so natisnili s posebnim poudarkom na ustreznih barvah posameznega organa....

Kako naredijo moderne ležaje

Izdelava krogličnih ležajev: https://www.youtube.com/watch?v=T53zdMvOPmE

Svet mehatronike 40

Pozdravljene drage bralke in dragi bralci! Plastika je povsod okrog nas in še kako pomembno je, da jo čim več recikliramo. Ne samo zaradi skrbi za okolje, pač pa tudi zaradi skrbi za energente in vire, ki bi jih porabili s proizvodnjo nove plastike.

Želite biti na tekočem z najnovejšimi novicami?

Radi bi vas slišali! Prosimo, izpolnite svoje podatke in ostali bomo v stiku. Tako preprosto je!