פיתוח של אקסוקטונים רובוטיים רכים עבור חיזוק אנושי

עלייתם של אקסוקטונים Soft Robotic

exoskeletons רובוטית רך מייצגים שינוי פרדיגמטי בטכנולוגיה לבישה, הרחק ממסגרות קשיחות כלפי מערכות קל משקל וגמישות, גמישות שעובדות בהרמוניה עם הגוף האנושי.המכשירים הבאים מנדסים כדי להגביר את כוח האדם, להפחית עייפות, ולשפר את הסיבול ללא הגבלת תנועה טבעית, בעוד exoskeletons קונבנציונליים להסתמך על מסגרות מתכת ומפרקים קשיחים, גרסאות רכות להשתמש בחומרים ומופעים של פעילות גופנית, אפילו על מנת לספק סיוע טבעי של פעילות גופנית מתמשכת, כמו גם על פני השטח.

הבנה של פיצוצים רובוטיים

בליבתם, זרמי רובוטיים רכים הם מערכות לביש שנועדו להגדיל או לסייע לתנועה אנושית באמצעות שימוש בחומרים גמישים, עיוותים, שלא כמו קודמיו הנוקשות, מכשירים אלה מתאימים לקווי המתאר הטבעיים של הגוף ולאפשר את המגוון המלא של תנועות אנושיות.הם בדרך כלל בנויים ממערכות ניקוי חשמליות סיליקון או סולמות, טקסטיל זורקות צורה, פולימרים גמישים אחרים שיכולים להיות מתוחכמות יותר עם שרירי מתכת חשמליים.

המאפיין המגדיר של מכשירים אלה הוא הציות הטבוע שלהם.במקום שבו exoskeletons קשיח לשדר כוח באמצעות נקודות מגע קשות שיכולות ליצור ריכוזי לחץ להגביל את התנועה, exoskeletons רך להפיץ כוחות על פני אזורי משטח גדולים יותר ויכולים אינטראקציה בבטחה עם הגוף האנושי ללא סיכון של נקודות צובט או השפעה. תאימות זו גם מפשטת שליטה, כי המערכת יכולה לפעול בבטחה קרוב לפרקים אנושיים מבלי לדרוש היערכות מושלמת של גוף זה כמו מכשיר כמו גם כן.

טכנולוגיות נהיגה בפיתוח

חומרים רכים מתקדמים

הבסיס של כל exoskeleton רך הוא חומרים שממנו הוא נעשה.חוקרים חקר מגוון רחב של פולימרים גמישים, כולל גומי הסיליקון כגון אקופלקס ו Dragon Skin, polyurethanes תרמופלסטי, וטקסטיל מונדס עם צוותים נוקשים ורגישים גמישים אלה גם חומרים אלה חייבים לאזן כמה דרישות מתחרות: הם צריכים מספיק כוח כדי לשדר כוחות מסייע, מספיק גמישות כדי למנוע חומרים פגומים, והם נוטים להיות עמידים חזקים יותר, כמו גם חומרים מכניים חזקים, כי הם עמידים חזקים, הם עמידים מחדש, כמו גם חומרים מכניים חזקים יותר, והם עמידים, כי הם עמידים מחדש, כי הם עמידים, כי הם עמידים מחדש, כמו גם חומרים מכניים, כי הם עמידים על ידי לחץ חזק יותר, חומרים מכניים חזקים יותר, הם עמידים חזקים יותר, חומרים מכניים חזקים מאוד, כמו גם חומרים מכניים, כי הם עמידים, כי הם עמידים מחדש, כי הם עמידים מחדש, חומרים מכניים מחדש, כי הם בעלי תפקוד מכניים חזקים יותר, חומרים מכניים חזקים יותר, חומרים מכניים חזקים יותר, כמו גם חומרים מכניים חזקים יותר, הם, הם, הם, הם, הם, הם, הם, כי הם, כי הם מסוגלים להתגבר על ידי לחץ חזק

טכנולוגיות Actuation

(הפועלים שכוחם של זרמי גולגולת) התפתחו באופן משמעותי מטיפוסי אבטיפוס מוקדמים (FLT:0Pneumatic המלאכותיים FLT:1) והופכים לפופולאריים בשל יחסם הגבוה למשקל ולציות טבעי, אך הם דורשים סגסוגת מוגבלת של חומרים חשמליים, אשר ניתן להזיז באופן נרחב וכבד.

מערכות חיישן לגילוי עקבי

עבור exoskeleton רך לספק סיוע משמעותי, זה חייב לזהות במדויק מה הטלב מתכוון לעשות ולהגיב ברגע הנכון עם כמות הכוח הנכונה.זה דורש מערכות חיישן מתוחכמת שיכול למדוד אותות פיזיולוגיים ומכניים מרובים במקביל.

• (FLT:0) חיישנים (EMG) חיישנים של חיישנים 1R) אשר מזהים פעילות חשמלית בשרירים כדי לחזות את הכוונה של התנועה לפני שתנועת הראייה מתרחשת
• (FLT:0 יחידות מדידה אינפורמטיביות (IMUs) IRLT:1 כי לעקוב אחר אוריינטציה גפיים האצה כדי לקבוע שלב הגאהה ודינמיקה התנועה
• (ב) [ה]] [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]][ה]]]][ה]]], [ה[[המאה ה-1], ו[ה][דרוש מקור]]]
• (ב) חיישנים סטרייקטיביים (FLT) 1 (המבוססים על עקרונות קיבוליים או התנגדות שמפקחים על זוויות משותפות ועיוות רקמות
• (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ ⁇ (ה) אשר יכול למדוד שינויים עובי שרירים כאינדיקטור של התכווצות

שליטה על Algorithms ו- Machine Learning

(המידע החיישן זורם מ-Exoskeleton רך חייב להיות מעובד בזמן אמת על ידי אלגוריתמים של שליטה שיכולים להבדיל בין תנועות מוכוונות אותות מעוררי השראה, להסתגל למשתמשים שונים ופעילויות, ולתאם מספר רב של פועלים בו זמנית.

יתרונות השוואתיים על גבי ריידי Exoskeletons

השינוי מקשה ליציאתם של מלומדים רכים מונע על ידי יתרונות יסודיים שמטפלים במגבלות שמנעו אימוץ רחב של רובוטים בעלי יכולת לבישה.FLT:0ComfortFLT:1 בולטת כגורם השונה ביותר.Rid exoskeons ליצור נקודות מצורפות קשות שיכולות לגרום ל-Riclecetance, ל-Riclefing, וללחץ המוגבל במהלך השימוש ב-Softostretremeremeremeremeericerances.

(הפסקה:0Weight ו-FLT:1) הבדלים משמעותיים (הגוף המלא) עם מנועים, ארגזי הילוכים, ומסגרת מתכת יכולה לשקול 30 עד 50 ק"ג, להגדיל משמעותית את העלות המטבולית של הליכה אפילו כאשר לא מופעלת, צמיגים קלים בדרך כלל לשקול אחד עד 5 ק"ג, עם המסה המופץ על פני הגוף בדרכים שלא להגדיל באופן משמעותי את ההוצאות על פני כדור הארץ, לעומת 3.

(FLT:0) חתימה אקוסטית של חתימה (Acousticחת SignFLT) 1 רלוונטי גם עבור יישומים צבאיים ומקצועיים.Rid exoskeletons עם ארגזים ומנועים חשמליים לייצר רעש בולט, בעוד מערכות pneumatic וכבל מונע לפעול כמעט ללא הרף.FLT:2 Social AcceptanceFLT 3 לא צריך להיות מזלזל כמו גורם באימוץ.

המונחים: key

שיקום רפואי וטיפול מסייע

המגזר הרפואי מייצג את תחום היישום הבוגר ביותר עבור exoskeletons רובוטית רך.המכשירים האלה משמשים הגדרות שיקום כדי לסייע לחולים להתאושש משבץ, פציעה חוט השדרה, ניתוח אורתופדי, ותנאים נוירולוגיים. רדופים רכים יכולים לספק סיוע ממוקדים לגפיים מוחלשות מוחלשות קשות במהלך gait retraining, עוזר לחולים להשיג יותר דפוסי הליכה נורמליים תוך צמצום הנטלקט הפיזי על ידי טיפול קלקולארי ופות כגון מחלות רגישות מוגברת של מחלות רוחיות עם מחלות מין.

יישומים תעשייתיים וכיבוש

הגדרות תעשייתיות מציגות אתגרים פיזיים תובעניים התורמים להפרעות הקשורות לעבודה ולעייפות מעובדות. סלקטיבי רובוטי רך פורמולה הם מופרסים בייצור, לוגיסטיקה, בנייה, ומלחמה כדי להפחית את הסיכון לפציעה ולהאריך את חיי העבודה פרודוקטיביים של עובדים.FLT:0 Back-support exosletons FLT:1 כי במהלך הסרת משימות הראו את רוב המסחר, כמו גם יצרניות הפעלה מופחתות של HDFic.

פעולות צבאיות וקטקטיות

ארגוני הגנה ברחבי העולם השקיעו רבות בטכנולוגיית אקסוסקלטון כדי לשפר את ביצועי החייל ולצמצם את הנטל הפיזי של ביצוע ציוד כבד על פני מרחקים ארוכים. טמפרטורות נשטפות במיוחד עבור יישומים צבאיים, כי הם יכולים להיות משוחקים תחת מדים, לפעול בשקט, ולא להפריע לתנועות הדינמיות הנדרשות בתרחישים לחימה.

סיוע להזדקנות האוכלוסייה

מגמות דמוגרפיות במדינות מפותחות הן עניין של exoskeletons רך שיכול לעזור למבוגרים מבוגרים לשמור על ניידות, עצמאות ואיכות החיים. הפחתה הקשורה לגיל בחוזק שרירים, איזון, וסיבולה יכול להיות באופן חלקי על ידי מכשירים עזר קל לקידום משקל המספקים הגדלת כוח צנוע במהלך הליכה, עלייה מדרגות, עומד על פני חברות אלה נועדו לשימוש לא קליני, כלומר הם חייבים להיות סבירים, כדי להפעיל את התמיכה הטכנית מספיק, אך יעיל יותר, ללא תמיכה טכנית יעילה יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, אבל יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל של מעקב יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל של שמירה על פני השטח.

גבולות מחקר ומגבלות מחקר

כוח ואנרגיה

למרות התקדמות מרשימה, exoskeletons רך להתמודד עם מגבלות מתמידות של כוח אחסון אנרגיה. מערכות Pneumatic דורש טנקים אוויר כבדים או דחוסים כי לשלול כמה יתרונות משקל.מערכות כבל מופעלות סוללות מציעים יכולת טובה יותר אבל זמן הפעלה מוגבל, בדרך כלל אחד עד ארבע שעות בהתאם לרמת סיוע ופעילות סוללות.

אחריות ויציבות

חומרים רכים נוח ועמידים הם לעתים קרובות פחות עמידים מאשר חלופות קשיחות.מישים גמישים, חשיפה לפתרונות סוודרים ומזהמים סביבתיים, וריכוזים בלחץ גבוה בנקודות המצורפות יכולים להוביל לכישלון מוקדם של רכיבים רסמוקליים 3.מרכיבים קלים של שלפוחית השתן הם פגיעים ל-punctures, מערכות מונחות כבל חווים נפיחות ועייפות, ודבקות בין רכיבי ייצור גמישים ל-Ficial לתהליכים:

ניהול אישיזציה

התנועה האנושית היא מאוד אישית, ואלגוריתם בקרה שעובד היטב עבור אדם אחד עשוי להרגיש לא טבעי או חסימה אחר.מתאים פרמטרים של שליטה exoskeleton כדי להתאים את דפוסי התנועה המועדפים של האדם, מידות הגוף, ורמת הפגיעה דורשת זמן-מחדש של תהליכי שימור זמן שאינם מעשיים באופן כללי ביישומים.

עלויות וגישה

כיום, אקסוסקלטים רכים נשארים יקרים בשל נפח ייצור נמוך, חומרים מיוחדים, המורכבות של מערכות חיישן משולב ובקרה.מחירים עבור מערכות מסחריות טווח בין כמה אלפיים לעשרות אלפי דולרים, מה שהופך אותם מלהגיע עבור משתמשים רבים פוטנציאליים.מעבדים ייצור Scaling, החלפת חומרים זולים שבהם ניתן, ופיתוח ארכיטקטורות בקרה פשוטה יותר כי להפחית את דרישות החיישן הם כל האסטרטגיות להיות רדופה כדי להפחית את עלויות הייצור הנמוכות של טכנולוגיות קוד פתוח במיוחד.

מגמות מתפתחות וכיוונים עתידיים

מערכת משולבת מבוססת טקסטיל

טרנד גדול בפיתוח רכילטון רך הוא שילוב של אקטוציה, רגיש, ולשלוט ישירות לתוך מרקי טקסטיל.FLT:0Smart טקסטיל טקסטיל LT:1 עם חוטים מוליכים מוטבע, סיבים אדזואלקטריים, מעגלים גמישים מפותחים כדי ליצור חיישנים מכובשים כי הם למעשה לבושים עם רכיבים מכניים נפרדים, עדיין יכול לשטוף, כמו אופטימיזציה של תפקודים ניידים, תוך כדי שיפור תפקודים ניידים עם חומרים גמישים, כמו גם עם חומרים גמישים.

סיוע רב-אמנותי

« exoskeletons רך בדרך כלל לסייע מפרקים בודדים, כגון הקרסול או הירכיים, אבל התנועה האנושית כוללת פעולה מתואמת על פני מספר מפרקים וקבוצות שרירים.FLT:0 (Multi-articular exoskeonsFLT:1 שיכולה במקביל לסייע מספר מפרקים באופן מתואמת יש פוטנציאל לספק יותר טבעי ויעיל יותר מערכות אלה חייבים לפתור בעיות שליטה מורכבות יותר כדי להבטיח סיוע אחד לא יוכיחומים יותר, אבל יש פוטנציאל משמעותי של פחות מ-4% של תנועה מלחיצה על פני תנועה מטבולית גבוהה יותר של טיפולית אחת, אך לא פחות או יותר של טיפולית, אך לא פחות מ-4%, אך יש פוטנציאל משמעותי יותר, אך יש פוטנציאל משמעותי של טיפול פסיכולוגי, אך יש פוטנציאל משמעותי יותר, אך יש פוטנציאל משמעותי יותר, אך ורק יותר, אך יש צורך ב-4%, עם יותר, עם פוטנציאל לספק שיפור משמעותי של טיפול פסיכולוגי, אך ורק עם יותר, עם יותר, אך יש צורך בטמפרטורות גבוהות יותר, עם יותר, עם יותר, אך יש צורך ב-4%, עם פוטנציאל משמעותי, עם יותר טבעי ויעיל יותר, עם יותר, אך ורק עם יותר, עם יותר, אך יש צורך, עם יותר, עם יותר, עם יותר, עם יותר, עם יותר, אך ורק יותר, אך ורק יותר

גירושים קלים ל Extremity Augmentation

מעבר לגוף התחתון, טכנולוגיית exoskeleton רכות מותאמת להגדלת אצבע וציפורניים (FLT:0) כפפות רובוטיות Soft רובוטיות Soft FLT:1 יכול לספק עזרה עבור אנשים עם חולשה יד, באמצעות pneumatic או כבל מונעים על ידי פעולה מוטבע במבנה הג'ואווה כדי להגדיל את הכפלה והרחבה מחדש של מכשירים אלה יש יישומים לשיקום לאחר שבץ או ניתוח יד, סיוע עבור אנשים עם דלקת פרקים, ואפקטיביים באופן עצמאי, תוך כדי הפעלת לחץ דם פעיל, ותפקוד של פעולות הפעלה של לחץ דם פעיל של פעולות הפעלה של לחץ דם.

המסלול של פיתוח רובוטי רך אקסקללטון מצביע על מכשירים שהופכים לבלתי נראים יותר ויותר לחבוש, מתמזגים לתוך בגדים רגילים ודורשים שום הכשרה או תשומת לב מיוחדת לפעול.כפי חומרים לשפר, אלגוריתמים שליטה הופכים יותר הסתגלותיים, וקשקשים הייצור למעלה, מערכות אלה יש פוטנציאל לשנות באופן יסודי כיצד בני אדם אינטראקציה עם עבודה פיזית, הזדקנות ומוגבלות.