Kan væskekraft spille en rolle i bærbare exoskeletter?

På denne uges Fluid Power Innovation and Research-konference, der blev afholdt på Hyatt Regency Minneapolis, diskuterede professor Thomas G. Sugar (billedet neden til venstre) fra Arizona State University tendenser inden for bærbare robotter, og hvilke muligheder disse enheder har for fluidkraftteknologi.

Nøglen til disse enheder, hævdede Sugar, er, at flere og flere mennesker simpelthen dør af forfald - vi bliver ældre, efterhånden som medicinen er forbedret. Og selv for dem med sygdom - f.eks. Kræft, hjertesygdom eller diabetes - er det ofte sværere at gå, at komme op og ned og løfte genstande.

”Folk bliver ældre, og de vil stadig gå, de vil stadig være smidige,” sagde Sugar og bemærkede, at siddende menes at bidrage til diabetes, hjerte-kar-sygdomme og større risiko for andre typer dødelighed. ”Vi er nødt til at gå, så hvorfor bærbare systemer [er nødvendige]. Vi er nødt til at gå. ”

sugarSugar sagde, at grundlaget for teknologier til bærbare ting er her nu.

”Vi har batterier, mikroprocessorer. Du har altid brug for bedre aktuatorer, men der er systemer derude. Bærbare robotter er nøglen til sundhedsmarkedet, støttet marked, fabrikanter, militær og rekreation. ”

Uanset om han arbejdede med eksoskeletter, ortoser eller proteser, sagde han, at designere er nødt til at bygge enheder, der problemfrit interagerer med brugeren; du kan ikke tvinge dem ind i en eller anden type bevægelse. Personen skal være i stand til at gå og få roboten til at "følge" dem - du kan ikke forstyrre gangcyklusserne eller normal bevægelse. Folk ønsker at være i stand til at bevæge sig komfortabelt. Og de enorme eksoskeletter, som mange mennesker forestiller sig, er ikke virkeligheden i den nærmeste fremtid, mindre enheder - ideelt 10 kg eller mindre i vægt - er ideelle. Sukker sagde, at under testning følte folk, der havde større enheder i 16-lb-området, at de gik gennem en swimmingpool, eller at det var som et stykke træningsudstyr.

Suikers team har skabt et hoftekoskelet med 10% metabolisk forøgelse. Han sagde, at det faktisk er 10% lettere at køre med enheden end overhovedet ingen enhed. De havde også folk, der løb hurtigt - 12,8 miles i timen. De har fokuseret på fasevinkler for at hjælpe med at levere strøm til brugeren ved at se på lemmernes hastighed og placering.

Sukker detaljerede nogle af de mange aspekter til bærbare, der i øjeblikket er under udvikling, herunder:

• Enheder, der får hofter og knæ til at tvinge folk til at følge et mønster med at gå

• Protetik, der kan teste for stivhed hos en individuel bruger og indstille på den

• Enheder specielt til amputerede (stort antal amputerede fra militærveteraner og diabetikere)

• Rehabiliterings-eksoskeletter, der er knyttet til løbebåndene, så folk kan gå

• Enheder, der tillader slagtilfælde at udøve gentagne opgaver og opbygge disse neurale veje

• Tyngdekompensationsudstyr, der bruges sammen med muskeldystrofipatienter

• Beklædning, der gør det muligt for ældre med succes at stå op af stole

• Pneumatiske muskelsystemer til forskellige hjælpemidler

• Hydrauliske systemer til opsamling af enorme vægte, der er egnede til oplagringsbrug

• Enheder, der binder fast i arbejdsredskaber og reducerer belastningen på brugeren, f.eks. En rake, der bruges til at lægge asfalt

• Håndassistente enheder, der giver brugeren mulighed for at få bedre greb om genstande

• Såkaldte stoleløse stole, der giver brugeren mulighed for at sætte sig på huk - de låses derefter på plads, så brugeren kan arbejde i en ellers ubehagelig position

• Fritidsanordninger, der hjælper med skiløb - ved hjælp af pneumatiske eller hydrauliske dæmpningsanordninger til knæene, og

• Hjælp enheder til at lade rekreative løbere løbe hurtigere

Sukker understregede, at batteriets levetid og komponenternes holdbarhed er de vigtigste bekymringer.

”Hæren sagde, at de ville have en soldat til at gå en otte timers march, så det er omkring 5.000 til 8.000 trin. Med et 5-amp, 24-V lithium-ion-batteri udfører vi otte timers marchering. Det kan du kun gøre, hvis du opbevarer energi korrekt, ”sagde han. ”Vi bruger typisk et batteri på 1 lb, der giver dig cirka tre timers levetid, bare ved kontinuerlig gåtur, og tanken er, at du bytter ud. Det er ikke problemet. Det større problem er [i den private sektor], Medicare betaler kun for en ankel hvert femte år, så du har brug for en enhed, der kan gøre omkring ti spillejob, motor og lejer skal gøre omkring 10 gig-cyklusser - så livscyklus er største bekymring. ”

Både hydraulik og pneumatik kan finde nicher i bærbare apparater i de kommende år, og Sugar understregede, at industrien bør overveje at se mere på blød robotik, hvor pneumatik åbenlyst er en kritisk spiller.

”Der er et stort skub i dette for at komme væk fra store, klunkede enheder,” sagde han.

Og hvad angår hydraulik, hvor det muligvis er mere velegnet til håndtering af belastninger?

”Der er stadig dette behov for folk at indlæse og losse ting. Jeg mødte administrerende direktør for Walmart på en konference for to uger siden, og han sagde: 'Nå, vi har alle disse robotter på distributionscentre, dets perfekte - og distributionscentre er lys-out-robotik, og det er bestemt, hvor vi går . Men jeg har 11.000 butikker, og i gennemsnit går to lastbiler til hver butik hver nat, så vi må losse 22.000 lastbiler hver nat - der er stadig et behov for mennesker der. '”