Czy Fluid Power może odgrywać rolę w egzoszkieletach do noszenia?

Na tegorocznej konferencji Fluid Power Innovation and Research Conference, która odbyła się w Hyatt Regency Minneapolis, profesor Thomas G. Sugar (na zdjęciu poniżej po lewej) z Arizona State University omówił trendy w robotach do noszenia oraz możliwości, jakie te urządzenia stwarzały dla technologii zasilania płynem.

Sugar twierdzi, że kluczem do tych urządzeń jest to, że coraz więcej ludzi po prostu umiera z powodu rozkładu - starzejemy się wraz z poprawą medycyny. Nawet osobom chorym - na przykład rakowi, chorobom serca lub cukrzycy - często trudniej jest chodzić, wchodzić i schodzić, podnosić przedmioty.

„Ludzie starzeją się i nadal chcą chodzić, wciąż chcą być zwinni”, powiedział Sugar, zauważając, że uważa się, że siedzenie przyczynia się do cukrzycy, chorób układu krążenia i większego ryzyka innych rodzajów śmiertelności. „Musimy iść, aby po co systemy do noszenia [były potrzebne]. Musimy iść. ”

sugarSugar powiedział, że podstawy technologii urządzeń do noszenia są już tutaj.

„Mamy baterie, mikroprocesory. Zawsze potrzebujesz lepszych siłowników, ale są tam systemy. Roboty do noszenia mają kluczowe znaczenie dla rynku zdrowia, rynku wspomaganego, producentów, wojska i rekreacji. ”

Niezależnie od tego, czy pracują nad egzoszkieletami, ortezami czy protezami, powiedział, że projektanci muszą budować urządzenia, które bezproblemowo wchodzą w interakcje z użytkownikiem; nie możesz zmusić ich do pewnego rodzaju ruchu. Osoba musi być w stanie chodzić, a robot „podąża” za nią - nie można zakłócać cykli chodu ani normalnego ruchu. Ludzie chcą mieć możliwość wygodnego poruszania się. A masywne egzoszkielety, które wielu ludzi sobie wyobraża, nie są rzeczywistością w najbliższej przyszłości, mniejsze jednostki - idealnie o wadze 10 funtów lub mniejszej - są idealne. Sugar powiedział, że podczas testów ludzie, którzy nosili większe urządzenia w zakresie 16 funtów, czuli się, jakby przechodzili przez basen lub że to było jak sprzęt do ćwiczeń.

Zespół Sugar stworzył egzoszkielet biodra z 10% zwiększeniem metabolizmu. Powiedział, że tak naprawdę 10% łatwiej jest uruchomić z urządzeniem niż z żadnym urządzeniem. Ludzie też biegali szybko - 12,8 mil na godzinę. Koncentrują się na kątach fazowych, aby pomóc w dostarczaniu energii użytkownikowi, patrząc na prędkość i położenie kończyn.

Sugar szczegółowo opisał niektóre z licznych aspektów ubrań, które są obecnie w fazie rozwoju, w tym:

• Urządzenia, które zasilają biodra i kolana, zmuszając ludzi do podążania wzorem chodzenia

• Protetyki, które mogą testować sztywność u indywidualnego użytkownika i dostrajać ją

• Urządzenia specjalnie dla osób po amputacji (duża liczba osób po amputacji weteranów wojskowych i diabetyków)

• Egzoszkielety rehabilitacyjne przymocowane do bieżni, aby umożliwić ludziom chodzenie

• Urządzenia, które pozwalają ofiarom udaru mózgu ćwiczyć powtarzalne zadania i budować te ścieżki neuronowe

• Urządzenia kompensujące grawitację stosowane u pacjentów z dystrofią mięśniową

• Urządzenia do noszenia, które pozwalają osobom starszym skutecznie wstać z krzeseł

• Pneumatyczne układy mięśniowe do różnych zastosowań wspomagających

• Układy hydrauliczne do podnoszenia dużych ciężarów, odpowiednie do zastosowań magazynowych

• Urządzenia, które łączą się z narzędziami roboczymi i zmniejszają obciążenie użytkownika, takie jak grabie używane do układania asfaltu

• Urządzenia wspomagające dłonie, które pozwalają użytkownikowi lepiej chwytać przedmioty

• Tak zwane krzesła chairless, które pozwalają użytkownikowi przysiadać - następnie blokują się, aby użytkownik mógł pracować w niewygodnej pozycji

• Urządzenia rekreacyjne, które pomagają w jeździe na nartach - za pomocą pneumatycznych lub hydraulicznych urządzeń piętrzących kolana oraz

• Pomóż urządzeniom, aby biegacze rekreacyjni mogli biegać szybciej

Sugar podkreślił, że żywotność baterii i trwałość podzespołów mają kluczowe znaczenie.

„Armia powiedziała, że ​​chcą, aby żołnierz przeszedł ośmiogodzinny marsz, więc jest to około 5000 do 8000 kroków. Z 5-amperowym akumulatorem litowo-jonowym 24 V wykonujemy osiem godzin marszu. Możesz to zrobić tylko wtedy, gdy odpowiednio magazynujesz energię - powiedział. „Zwykle używamy około 1 funta baterii, która zapewnia około trzech godzin życia, po prostu ciągłego chodzenia, a pomysł polega na tym, że wymieniasz. To nie jest problem. Największym problemem jest [w sektorze prywatnym], Medicare będzie płacić tylko za jedną kostkę co pięć lat, więc potrzebujesz urządzenia, które może wykonać około dziesięciu koncertów, silnik i łożyska muszą wykonać około 10 cykli koncertowych - więc cykl życia to największy problem ”.

Zarówno hydraulika, jak i pneumatyka mogą znaleźć nisze w urządzeniach do noszenia w nadchodzących latach, a Sugar podkreślił, że branża powinna rozważyć bardziej spojrzenie na miękką robotykę, gdzie pneumatyka jest oczywiście kluczowym graczem.

„Jest w tym duży nacisk, aby uciec od dużych, niezgrabnych urządzeń” - powiedział.

A w hydraulice, gdzie może być bardziej odpowiedni do przenoszenia ładunków?

„Nadal istnieje potrzeba załadunku i rozładunku rzeczy. Spotkałem dyrektora generalnego Walmart na konferencji dwa tygodnie temu, a on powiedział: „Cóż, mamy te wszystkie roboty w centrach dystrybucyjnych, są idealne - a centra dystrybucyjne to robotyka z wyłączonymi światłami, i na pewno tam idziemy . Ale mam 11 000 sklepów i średnio dwie ciężarówki jeżdżą do każdego sklepu każdej nocy, więc musimy rozładowywać 22 000 ciężarówek każdej nocy - wciąż tam są ludzie ”.