Table of Contents
ההשפעה של החברה של מהנדסי מכונות על פיתוח רובוטיקה
החברה של מהנדסי מכונות (SME) מילאה תפקיד מרכזי בקידום טכנולוגיית הרובוטיקה לבישים. נוסדה בתחילת המאה ה -20, SME טיפחה חדשנות ושיתוף פעולה בין מהנדסים המוקדשים לשיפור ניידות אנושית ויכולות. רובוטיקה, כולל אקסוסקלטונים, חומרים מונעים, והתאמות מסייעות, התקדמו מטיפוסי מעבדה במערכות זמינות מסחריות רבות של התפתחות זו ניתן לעקוב אחר עקרונות מחקר מדעי המוחשיים, אשר נוצרו על ידי מדענים מודרניים, אשר הקימו על ידי מדענים מודרניים, אשר הקימו מודלים הנדסיים, אשר הקימו, אשר פילוסופיות, אשר נוצרו על ידי פילוסופיות, ומעבדות, אשר נוצרו על ידי שיטות הנדסיות, אשר נוצרו על ידי פילוסופיות מודרניות, אשר פילוסופיות, אשר נוצרו על ידי שיטות הנדסיות, אשר נוצרו על ידי שיטות הנדסיות, אשר נוצרו על ידי מודלים מתקדמים, אשר נוצרו על ידי מודלים ביולוגיים, ומעבדות, אשר נוצרו על ידי שיטות ניהול, אשר נוצרו על ידי שיטות הנדסיות, אשר נוצרו על ידי מודלים הנדסיות, אשר נוצרו על ידי שיטות הנדסיות, אשר נוצרו על ידי שיטות ניהול, אשר נוצרו על ידי שיטות ניהול, אשר נוצרו על ידי מערכות טכנולוגיות מתקדמות, אשר נוצרו על ידי שיטות ניהול מדעי הנדסה מודרנית, אשר נוצרו על ידי שיטות ניהול מדעי פיתוח, אשר נוצרו על ידי שיטות
השפעת הארגון משתרעת על פני תחומים אקדמיים, תעשייתיים ורגולטוריים.באמצעות כנסים, פרסומים וקבוצות עבודה, SME עיצבה כיצד מהנדסים ניגשים לתכנון של מכשירים אשר חייבים לפעול בהרמוניה הדוקה עם הגוף האנושי.האתגרים הכפולים של ביצועים מכניים ובטיחות המשתמש דורשים סטנדרטים קפדניים, אשר SME סייע להגדיר.כפי ש-SME ממשיך להתרחב לבריאות, ייצור, לוגיסטיקה והגנה, הבסיס של כל ארגון מדעי, נשאר לבחון את ה-SME, הוא בעל תפקיד טכני ספציפי, עוזר, עוזר, עוזר, עוזר, על פני מערכת ההפעלה, על פני ה-SME, עוזר, עוזר להגדיר.
רקע היסטורי של SME
נוסדה בשנת 1914, האגודה של מהנדסי מכונות נוסדה עם המשימה של קידום פיתוח שיטות הנדסה מכנית לאורך עשרות שנים, SME התמקד במערכות מכניות מסורתיות, כולל ייצור כוח, ייצור, תחבורה. הארגון סיפק פורום למהנדסים לחלוק ידע טכני, לבסס שיטות טובות ביותר ולהגדיר סטנדרטים חינוכיים למקצוע.
כפי שהנדסה המכנית התרחבה לתחומים חדשים, SME הסתגלו את היקף ההיקף שלה עד אמצע המאה ה-20, עליית האוטומציה, מערכות הבקרה ורובוטיקה מוקדמת הובילה את SME להקים ועדות טכניות מיוחדות.הוועדות הללו חקרו כיצד עקרונות מכניים יכולים להיות מיושמים למכונות אינטראקציה עם בני אדם בדרכים חדשניות.שדה ההגדלה האנושית החל למשוך תשומת לב מחברים SME שראו את הפוטנציאל של מערכות מכניות כדי לשפר, ולא להחליף יכולות אנושיות.
בשנות ה-60 וה-70, SME סייע לארגן סינמפוזיה מוקדמת על הנדסה שיקום ומכשירים מסייעים.אירועים אלה הביאו יחד מהנדסים מכניים, אנשי מקצוע רפואיים, וחוקרים ביומכניקה של רעיונות הובילו למאמצים השיטתיים הראשונים לעצב אורתות מונעות ומבנים אקסוסקלטאליים.
בשנות ה-90, SME ביססה ועדות ייעודיות עבור רובוטים ואוטומציה.הרובוטיקה לובשת התפתחה כאזור מיקוד ייחודי, עם SME חסות סדנאות על עיצוב exoskeleton, אינטראקציה אנושית-robot, והגדלת כוח.הארגון גם שיתפ עם קבוצות כגון FLT:0IEEE Robotics ו- Automation SocietyFLT:1LT) כדי לשתף קווים מנחים לבדיקות ביצועים ופעולות משותפות כדי ליצור שיתופי פעולה ביעילות עם מהנדסי תקשורת רובוטיים.
תרומה ל-Blockable Robotics
SME כבר אינסטרומנטלית בקביעת תקני התעשייה, קידום שיתופי פעולה מחקריים, וכנסי אירוח המתמקדים רובוטיקה לבישים. מאמצים אלה מאיצים את הפיתוח של מכשירים המסייעים עם ניידות, שיקום ועבודה תעשייתית.הארגון ’ התרומות של ארגונים יכולים להיות מחולקים לכמה תחומים עיקריים: סטנדרטים טכניים, מימון מחקר וכיוון, חינוך ופיתוח כוח העבודה, ופוליטי.
מחקר וחדשנות
חברי SME תרמו לחידושים פורצי דרך, כולל exoskeletons ומכשירים אסתטיקה. החידושים האלה נועדו לשפר את כוח האדם, סיבולת, ו dexterity, לטובת המגזרים הרפואיים והתעשייתיים. דוגמאות לא ניתנות להשוואה כוללות לימוזינה נמוכה יותר כי לשחזר את יכולת ההליכה עבור אנשים עם פציעות חוט השדרה, חליפות גוף עליון המפחיתות את העייפות במהלך העבודה, ומערכות גוף מלא המאפשרות לחץ כבד או לחץ ראשוני לשאת חיילים כבדים.
מחקר בחסות SME גם פיתח את ההבנה של איך רובוטיקה ללבוש אינטראקציה עם פיזיולוגיה אנושית. מחקרים שפורסמו בכתבי עת SME בחנו פרופילים משותפים של מומנט, דפוסי הפעלה שרירים, והוצאות אנרגיה מטבולית במהלך השימוש exoskeleton. נתונים ביומכניים אלה כבר חיוני עבור refining המכשיר ושיפור נוחות המשתמש.
בנוסף, SME מממנת מחקר בשלבים המוקדמים באמצעות מענקים ותיחרויות סטודנטים.תכניות כגון SME Innovation Challenge פיתחו מהנדסים צעירים לפתח מושגים חדשים עבור רובוטים בעלי יכולת לבשה.רבים מהחברות המובילות של ימינו ו-Sexquo; חברות exoskeleton המובילות עוקבות אחר מקורותיהן לפרויקטים שהחלו במעבדה באוניברסיטה בתמיכת יוזמות SME.
תקנים ופרקטיקה טובה ביותר
SME פיתחה הנחיות המבטיחות את הבטיחות, היעילות וההתערבות של הרובוטיקה לבישים.סטנדרטים אלה מסייעים ליצרנים לייצר מכשירים אמינים ולקדם אימוץ רחב יותר של טכנולוגיה לבישת.אחד האזורים הקריטיים ביותר של סטנדרטיזציה היה במגבלות כוח אינטראקציה אנושי רובוטיות.SME ועדות פעלו כדי להגדיר כוחות מקסימליים כי אקסקלטון יכול ליישם את השימוש של משתמשים &quo; ללא מגבלות הפעלה, או שימוש לרעה עבור טיפול צבאי, אם שימוש במקרים אלה, הוא פועל כדי להגדיר את השימוש ב-SME.
מאמץ חשוב נוסף של סטנדרטים כולל פרוטוקולים של בדיקות.SME פרסם הליכים המומלצים למדידת מדדי ביצועים מרכזיים כגון פלט מומנט, חיי סוללה, שקיפות תגובה ועמידות. בדיקות סטנדרטיות מאפשר לרוכשים להשוות מכשירים מיצרנים שונים על בסיס שווה.זה גם עוזר הרגולטורים להעריך אם מכשיר עומד בדרישות בטיחות.SME שיתפה פעולה עם תקנים בינלאומיים כדי להבטיח כי הקווים המנחים שלה עם מסגרות רגולטוריות רחבות יותר.
הארגון התייחס גם לסטנדרטים של יכולת פעולה, קריטיים עבור מערכות המשלבות רכיבים ממוכרים מרובים.כפי שבוטים בעלי יכולת ללבוש הופכים יותר מודולריים, עם ממריצים משתנים, חיישנים, ובקרים, הגדרות ממשק נפוצות הם חיוניים. וועדות SME פיתחו מפרטים עבור נקודות מצור מכניות, מחברים חשמליים ופרוטוקולים תקשורת נתונים אלה.
אזורי טכני מרכזיים השפיעו על SME
מעבר לסטנדרטים ומחקר, SME עיצבה את הכיוון הטכני של רובוטיקה לבישה באמצעות תשומת לב ממוקדת באתגרים הנדסיים ספציפיים.אלה כוללים תכנון אקטוטור, אלגוריתמי בקרה, אלגוריתמים של חיישן וניהול חשמל.כל אחד מהתחומים האלה נהנה מקבוצות עבודה ופרסומים.
Actuator Technologies
החוקרים הם השרירים של הרובוטיקה לבישה, וביצועיהם קובעים ישירות את היכולת של המכשיר.SME חברים החלו להשתמש בסדרה גמישים אקטוטורים, אשר מציב האביב בין המנוע לבין העומס. עיצוב זה משפר את השליטה כוח והבטיחות על ידי ספוג זעזועים ולספק תאימות.SME ניירות טכניים ניתחו את הניפי המסחר בין סוגים שונים של אקטוטור, כולל מנועים חשמליים, pneumatic ו-reative, לקביעת הנחיות ההפעלה של עיצוב, ו-S.
מערכות בקרה
שליטה רובוט בעלבש חייב לעבור לסנכרון עם משתמש אנושי מציג אתגרים ייחודיים.הרובוט לא יכול פשוט לעקוב אחר נתיב טרום-פרוגרמה; זה חייב להפר את המשתמש ’ הכוונה ולהגיב כראוי. SME תרם לפיתוח ארכיטקטורות בקרה המשלבות הזנות קדימה וגישות משוב. פרסומים מועידות SME תיארו שיטות להתאמה של זוויות משותפות מחיישנים אלקטרומיולוגיים, לזהות שלבים מתקדמים ולהגדיל את רמות המחקר על בסיס יעילות.
מערכות חיישן
רובוטיים בעלי יכולת ללבוש תלויים במערך עשיר של חיישנים למדידת כוחות, עמדות, ואותות פיזיולוגיים.SME סייעה להגדיר את דרישות הביצועים עבור חיישנים המשמשים ביישומים אלה.לדוגמה, חיישנים כוח מוטבעים במחלקת הרגליים של exoskeleton נמוך יותר, חייב להיות מדויק, סחף ללא סחף, וחזק לטעון מחדש.SME יש נהלי קלמנטציה, שיטות פיצוי, פיצוי, נתונים ו-מפסת חיישנים ניתן למקדמים, בנוסף לרי משקל, או חיישנים משולבים.
השפעה על הבריאות והשיקום
חולים עם ליקויי ניידות נהנות מתוצאות רובוטיות המאפשרות הליכה ושיקום. SME ’ המחקר של המחקר סייע להפוך את המכשירים האלה נגישים ויעילים יותר. בהגדרות קליניות, רובוטיים לביש משמשים לאימון האגאי לאחר שבץ, פגיעה חוט השדרה, או פגיעה מוחי טראומטית.המכשירים מספקים תבניות תנועה חוזרות ונשנות, עקביות המסייעות לאימון מחדש של מסלולי ניתוח עצביים שפורסמו בכתבי עת SME הראו כי הם הראו שיפור מקיף של מעקב, תוך כדי שימוש בשיקום חלקי, תוך כדי שיפורי זמן קצר, כגון שיפורי לחץ דם בשלב מתקדם של פעילות גופנית.
SME השפיע גם על עיצוב של אסתטיקה עם מפרקים מופעלים. .מודרניים מופעלים כריסוליים וברכיים להשתמש חיישנים כדי לזהות את המשתמש ’ שלב האגיט ולהתאים לחות או תפוקה כוח בהתאם. טכנולוגיה זו מתעדת את מקורותיה למחקר SME על ביומכניקה ובקרת אקטוטור שלה.הארגון עבד כדי להפחית את העלות והמורכבות של מכשירים אלה, מה שהופך אותם לזמינים לאוכלוסייה רחבה יותר, באמצעות החלטות אבטחה קליניות, אשר נאספות של SME.
שיקום אינו מוגבל להליכה. העליון-לימוזינה של חברי SME מסייעים לחולים להתאושש מפציעות כתף, תיקונים של שרוולים, או תנאים נוירולוגיים שפוגעים בתפקוד הזרוע.המכשירים האלה תומכים במשקל הזרוע, תוך מתן אפשרות לחולה להתאמן להגיע ולתפוס תנועות.SME סדנאות הביאו יחד מטפלי כיבוש, מטפלים פיזיים ומהנדסים לחדד את הממשקים והשליטה שתורמים לשיפור הטיפולי.
השפעה על התעשייה והבקשות הצבאיות
רובוטים בעלי ללבוש מסייעים לעובדים להרים עומסים כבדים ולהקטין את הסיכונים לפציעה.בייצור ובלוגיסטיקה, exoskeletons משמשים לתמיכה בגב, הכתפיים, הברכיים במהלך משימות חוזרות או ממושכות.עובדי הרכב לובשים זרמים פסיביים או פעילים כדי להפחית את המתח כאשר עובדים מעל הראש או הסרת רכיבי עבודה. SME פרסמה מחקרים מקרה כי לכמת הפחתת פציעות שרירים ושיעורים במתקנים אלה אימצו גם את השינויים, כולל שינויים ארגונומיים, כולל שינויים קיימים.
אנשי צבא משתמשים ב-Exoskeletons כדי לשפר את הסיבולה וכוח במהלך פעולות תובעניות.TheFLT:0 National Institute of Biomedical Imaging ו- BioengineeringmentFLT:1 שיתפו פעולה עם חוקרים הקשורים SME כדי להעריך ביצועים exoskeleton בתנאים שדה.חיילים נושאים ערכות כבדות, תחמושת וציוד לזמני ניסיון מורחבים מופחתים ופציעות נמוך יותר כאשר משתמשים ב-לימוזינה נמוכה יותר, הם גם כן, כדי להבטיח את הטמפרטורות קריטיות, אשר הופעלו על ידי טמפרטורות.
במגזר התעשייתי, SME סייע לפתח תוכניות הכשרה לעובדים המשתמשים ב-Exoskeletons. מתאים, התאמה ותחזוקה הם חיוניים לבטיחות ויעילות.SME הנחיות לכסות כיצד לבחור את המכשיר המתאים למשימה נתונה, כיצד לבדוק ציוד לפני כל שימוש, וכיצד לזהות סימנים של ללבוש מופרז.
אתגרים טכניים עונים על ידי SME
הפיתוח של הרובוטיקה לבישה נדרש לפתור בעיות הנדסיות קשות.SME מתמודדת עם האתגרים הללו באמצעות יוזמות מחקר ממוקדות וועדות טכניות.שלושה תחומים שקיבלו תשומת לב מסוימת הם ניהול כוח, עיצוב ממשק רובוט אנושי ואמינות מערכת.
ניהול כוח
רובוטים בעלי יכולת ללבוש חייבים לשאת את מקור הכוח שלהם, ואת צפיפות האנרגיה של סוללות נשאר גורם מגביל. SME יש מחקר בחסות על עיצובים יעיל אנרגיה, מערכות גינון מחדש כי ללכוד אנרגיה במהלך deceleration, ומערכות כוח היברידית המשלב סוללות עם supercapacitors. הארגון פרסם הנחיות לחיזוי חיי סוללה תחת פרופילים שונים, המאפשר למשתמשים לתכנן פעולות בהתאם.
ממשק רובוטי אנושי
הממשק בין המשתמש לבין הרובוט הוא קריטי לנוחות ושליטה.ועדת SME חקרו את העיצוב של צפים, רצועות ורתמות שמפיץ כוחות ללא גרימת נקודות לחץ או הגבלת זרימת דם.מחקר שפורסם בכתבי עת SME בחן את התכונות המכאניות של חומרי ממשק, כולל נשימה, חיכוך, וציות.הארגון התייחס גם למיקום של חיישנים ופעולות לצמצום ההתערבות הטבעית עם אלה, יכולות להיות יותר נוחות, לל תקופות ארוכות יותר, אשר יכולות ללבוש יותר ויותר.
מערכת Reliability
רובוטים לבישים המשמשים בתחום הבריאות או בתעשייה חייבים לפעול באופן אמין על פני אלפי מחזורים.SME פיתחה פרוטוקולים לבדיקת חיים מואצת, חשיפה סביבתית וניתוח מצב כישלונות.פרוטוקולים אלה מסייעים ליצרנים לזהות נקודות חלשות בעיצוביהם לפני שהמוצרים יגיעו לשוק. פרסמו פרסומים SME מנגנונים משותפים, כגון סדקים כבל, עייפות, או הפעלה יתר על פני, יחד עם עיצובים המומלצים של משתמשים מקדימים, גם את הפחתת המשתנים.
כיוונים עתידיים
ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, SME ממשיכה לתמוך בחידושים רובוטיקה לביש.התפתחויות עתידיות נועדו ליצור מכשירים אינטואיטיביים, קלים וזולים יותר שיכולים להשתלב באופן חלק בחיי היומיום ובסביבות העבודה.כמה מגמות מעצבות את הדור הבא של רובוטים בעלי לביש, ו-SME ממוקם כדי להנחות את האבולוציה שלהם.
אינטראקציה אנושית-רובוט
ההתקדמות בלמידה של מכונות ואינטליגנציה מלאכותית מאפשרת exoskeletons לצפות את כוונות המשתמשים בצורה מדויקת יותר. ועידות SME הופיעו מחקרים ברשתות עצביות שסווגו תבניות של הגאה בזמן אמת, ומאפשרות ל-Exoskeleton לעבור בצורה חלקה בין עמידה, הליכה, וטיפוס מדרגות.מערכות עתידיות סביר לשלב אלגוריתמים מנבאים שמתאימים את רמות הסיוע על בסיס שטח, עייפות, והעדפות המשתמש SME מסייעות להגדיר את התקפים ולוודא כי הם מערכות בטוחות ויעילות אלה.
שיפור היעילות של האנרגיה
צמצום צריכת החשמל הוא עדיפות להכנת רובוטיקה מעשית לשימוש יומיומי.מחקר SME על חומרים קלים, מערכות שידור יעילות, מעגלים רגנרטיביים אנרגיה ממשיך לדחוף את הגבולות של מה אפשרי.הפדרציה הבינלאומית של RoboticsFLT:0 הפדרציה הבינלאומית של RoboticsFLT:1 ציין את החשיבות של יעילות אנרגיה עבור אימוץ נרחב, ו- SME ’ תרומות בתחום זה הן קריטיים אופטימיזציה אנרגיה, אשר עשוי לכלול משימות שונות.
נגישות רחבה
עלויות נשאר מחסום לאימוץ הנרחב של רובוטיקה לבישים.SME יזמה תוכניות להפחית את עלויות הייצור באמצעות עיצוב עבור הרכבה, שימוש במרכיבים סטנדרטיים וטכניקות ייצור מדרגיות.הארגון גם תומך במדיניות החזר ביטוח המכסה את מכשירי exoskeleton עבור מצבים רפואיים. קבוצות עבודה SME הן חקר מודלים מבוססי מנויים או תוכניות שימוש משותפות שיכולה להפוך את exoskeletons זמין לאנשים יותר, מקבילה, תמיכה פשוטה יותר, ללא מורכבות מחקר.
שילוב עם בריאות דיגיטלית
הרובוטיקה שלבש קשורה יותר ויותר לפלטפורמות בריאות דיגיטליות שעוקבות אחר השימוש, הביצועים והתוצאות של המשתמשים.SME שיתפו פעולה עם FLT:0ISOIRFLT:1 וארגונים אחרים לסטנדרטים כדי להגדיר פורמטים של נתונים ופרוטוקולים פרטיות עבור מערכות רובוטיות לבישות.שילוב זה מאפשר לרופאים לפקח מרחוק על התקדמות המטופל, יצרנים לשפר את העיצובים המבוססים על נתונים אמיתיים, ומשתמשים כדי לשתף מידע עם צוותים שלהם על פיתוח נתונים וטכנולוגיות עבודה שונות.
חינוך ופיתוח כוח העבודה
SME השקיעה גם בחינוך ופיתוח כוח העבודה כדי להבטיח כי הדור הבא של מהנדסים מוכן לקדם רובוטיקה לבישים. הארגון מציע תוכניות הסמכה בהנדסה רובוטיקה, חסות תחרויות עיצוב סטודנט, ומספק משאבים מקוונים עבור לימוד עצמי. SME חטיבות טכניות מפרסם ומונוגרפים המכסים את היסודות של עיצוב exoskeleton, ביומכניקה, אינטראקציה אנושית ואינטראקציה אנושית אלה הם בשימוש חומרים ברחבי העולם.
באמצעות תוכניות החונכות שלה, SME מחבר מהנדסים מנוסים עם סטודנטים ואנשי מקצוע מוקדם של משרד החינוך הזה סייע חוקרים צעירים לנווט המורכבות של עבודה בין-תחומית וטיפוח שיתופי פעולה המשתרעים על מוסדות ומדינות. SME ’ ועידה שנתית של מפגשים ייעודיים עבור מצגות סטודנטים, מתן פלטפורמה עבור כישרון מתפתח לחלוק את העבודה שלהם ולקבל משוב ממומחים מבוססים.
הארגון התייחס גם לצורך חינוך מתמשך בקרב מהנדסים.כפי שטכנולוגיית הרובוטיקה לובשת מתפתחת במהירות, אנשי מקצוע חייבים לעדכן את כישוריהם באופן קבוע. SME מציעה סדנאות ורשתות בנושאים כגון תורת בקרה מתקדמת, שיתוק חיישן, וגורמי אנוש בדיקות.התוכניות האלה עוזרות למהנדסים להישאר נוכחיים עם השיטות והסטנדרטים האחרונים.
מסקנה
החברה של מהנדסי מכונות נותרה כוח מניע בעיצוב העתיד של רובוטיקה לביש, הבטחת טכנולוגיות אלה לשרת את החברה ’ הצרכים ביעילות ואתית.מעבודתה המוקדמת על שיקום הנדסה למאמציהם הנוכחיים בפיתוח, מימון מחקר וחינוך, SME יצרה את התשתית המאפשרת חדשנות לשגשג.הארגון ’ הדגשה על בדיקה קפדנית, בטיחות, וחקריות הדדית מאפשרת מעברים מעשיים של מעבדה רובוטית לשגשגת.
במבט קדימה, SME מתמודדת עם האתגר של איזון התקדמות טכנולוגית מהירה עם שיקול זהיר של השלכות חברתיות ואתיות.הארגון כבר החל לענות על שאלות על פרטיות נתונים, הטיה אלגוריתמית, ואת הפוטנציאל של exoskeletons להחמיר את אי השוויון אם גישה מוגבלת. וועדות SME לפתח הנחיות אתיות לתכנון ולפריסת הרובוטיקה של רובוטים לבישולים, להבטיח כי היתרונות הם מבוזרים באופן רחב.
העתיד של הרובוטיקה התלתבש יהיה תלוי בשיתוף פעולה מתמשך בין דיסציפלינות ומגזרים. SME ’ התפקיד של convener וסטנדרט-bearer עמדות זה כדי להקל על שיתוף פעולה זה. מהנדסים, קלינאים, קובעי מדיניות, ומשתמשים יהיה כל קול בעיצוב הדור הבא של מכשירים.הבסיס שהונח על ידי SME יותר ממאה שנים של שירות למקצועות הנדסיים להבטיח כי השדה בנוי על פני השטח הטכני, עומד בפני אתגרים יציבים, ועמידים, עומדים בפני אתגרים טכניים.