Может ли сила жидкости играть роль в носимых экзоскелетах?

На этой неделе на конференции по инновациям и исследованиям в области гидравлических систем, проводимой в Hyatt Regency Minneapolis, профессор Томас Дж. Шугар (на фото слева внизу) из Университета штата Аризона обсудил тенденции в области носимых роботов и возможности, которые эти устройства имеют для технологий в области гидравлических систем.

Ключ к этим устройствам, утверждал Шугар, состоит в том, что все больше и больше людей просто умирают от распада - мы стареем с улучшением медицины. И даже тем, кто болен, скажем, раком, сердечными заболеваниями или диабетом, часто бывает сложнее ходить, подниматься и опускаться, поднимать предметы.

«Люди становятся старше, и они все еще хотят ходить, они все еще хотят быть проворными», - сказал Шугар, отметив, что сидение, как полагают, способствует диабету, сердечно-сосудистым заболеваниям и большему риску других видов смертности. «Нам нужно ходить, так что для этого нужны носимые системы. Нам нужно идти.

В SugarSugar заявили, что основы технологий для носимых устройств уже здесь.

«У нас есть батареи, микропроцессоры. Вам всегда будут нужны лучшие приводы, но есть системы. Носимые роботы являются ключевыми для рынка здравоохранения, вспомогательного рынка, производителей, военных и отдыха ».

Работая над экзоскелетами, ортезами или протезами, он сказал, что дизайнерам необходимо создавать устройства, которые беспрепятственно взаимодействуют с пользователем; Вы не можете заставить их двигаться. Человек должен быть в состоянии ходить и заставить робота «следовать» за ним - вы не можете нарушать циклы походки или нормальное движение. Люди хотят, чтобы они могли двигаться комфортно. И массивные экзоскелеты, которые, по мнению многих людей, не являются реальностью в ближайшем будущем, меньшие единицы - в идеале, 10 фунтов или меньше - идеальны. Шугар сказал, что при тестировании люди, которые носили большие устройства, в диапазоне 16 фунтов, чувствовали, что они ходили по бассейну или что это было похоже на часть тренажера.

Команда Шуга создала экзоскелет бедра с 10% метаболическим увеличением. Он сказал, что на самом деле работать с устройством на 10% легче, чем без устройства вообще. Люди тоже бегали быстро - 12,8 миль в час. Они фокусировались на фазовых углах, чтобы помочь с подачей энергии пользователю, наблюдая за скоростью и положением конечностей.

Сахар подробно рассказал о некоторых аспектах носимых устройств, которые в настоящее время находятся в разработке, в том числе:

• устройства, которые приводят в движение бедра и колени, заставляя людей следовать образцу ходьбы

• Протезирование, которое может проверить на жесткость у отдельного пользователя и настроиться на него

• Устройства специально для людей с ограниченными возможностями (большое количество пациентов с ампутированными конечностями от военных ветеранов и диабетиков)

• Восстановительные экзоскелеты, прикрепленные к беговым дорожкам, чтобы люди могли ходить

• Устройства, которые позволяют жертвам инсульта практиковать повторяющиеся задачи и строить эти нейронные пути

• Устройства гравитационной компенсации, которые используются с пациентами с мышечной дистрофией

• Предметы одежды, которые позволяют пожилым людям успешно вставать со стульев

• Пневматические мышечные системы для различных вспомогательных целей

• Гидравлические системы для подъема огромных грузов, подходящие для складских работ

• Устройства, которые прикрепляются к рабочему инструменту и снижают нагрузку на пользователя, например грабли, используемые для укладки асфальта.

• вспомогательные устройства, которые позволяют пользователю лучше захватывать предметы

• Так называемые стулья без стульев, которые позволяют пользователю сидеть на корточках - они затем фиксируются на месте, так что пользователь может работать в неудобном в противном случае положении

• Устройства для отдыха, которые помогают кататься на лыжах - с помощью пневматических или гидравлических устройств для блокировки коленей, и

• Помогите устройствам, чтобы бегуны-любители бегали быстрее

Сахар подчеркнул, что срок службы батареи и долговечность компонентов являются ключевыми проблемами.

«Армия сказала, что они хотели, чтобы солдат прошел восьмичасовой марш, так что это около 5000-8000 шагов. Благодаря литий-ионному аккумулятору на 5 А и напряжению 24 В мы проводим восемь часов похода. Вы можете сделать это, только если правильно храните энергию », - сказал он. «Обычно мы используем 1-фунтовую батарею, которая дает вам около трех часов жизни, просто непрерывной ходьбы, и идея заключается в том, что вы меняете место. Это не проблема. Более серьезная проблема [в частном секторе], Medicare будет платить только за одну лодыжку каждые пять лет, поэтому вам нужно устройство, способное выполнять до десяти концертов, двигатель и подшипники должны делать около 10 концертов, поэтому жизненный цикл самая большая проблема. ”

Как гидравлика, так и пневматика могут найти свои ниши в носимых устройствах в ближайшие годы, и Шугар подчеркнул, что отрасли следует рассмотреть возможность более пристального внимания к мягкой робототехнике, где пневматика, очевидно, является критически важным игроком.

«Есть большой толчок в этом, чтобы уйти от больших, неуклюжих устройств», - сказал он.

А для гидравлики, где он может быть более подходящим для обработки грузов?

«По-прежнему существует потребность в том, чтобы люди загружали и разгружали вещи. Я встретился с генеральным директором Walmart на конференции две недели назад, и он сказал: «Ну, у нас есть все эти роботы в распределительных центрах, это прекрасно, а распределительные центры - это роботизированная система освещения, и это, безусловно, то, к чему мы идем , Но у меня есть 11 000 магазинов, и в среднем два грузовика ходят в каждый магазин каждую ночь, поэтому нам приходится разгрузить 22 000 грузовиков каждую ночь - там по-прежнему нужны люди ».