Kan vloeistofkracht een rol spelen in draagbare exoskeletten?

Tijdens de Fluid Power Innovation and Research Conference van deze week, gehouden in het Hyatt Regency Minneapolis, besprak professor Thomas G. Sugar (foto linksonder) van de Arizona State University de trends in draagbare robots, en welke kansen deze apparaten boden voor fluid power-technologie.

De sleutel tot deze apparaten, betoogde Sugar, is dat meer en meer mensen eenvoudig sterven aan verval - we worden ouder naarmate de medicijnen zijn verbeterd. En zelfs voor mensen met ziekte - bijvoorbeeld kanker, hartaandoeningen of diabetes - is het vaak moeilijker om te lopen, op en neer te gaan, om objecten op te tillen.

"Mensen worden ouder en ze willen nog steeds lopen, ze willen nog steeds wendbaar zijn," zei Sugar, vaststellend dat men denkt dat zitten bijdraagt ​​aan diabetes, hart- en vaatziekten en grotere risico's op andere soorten sterfte. “We moeten lopen, dus waarom draagbare systemen [nodig zijn]. We moeten lopen. '

sugarSugar zei dat de basis van technologieën voor wearables nu hier is.

“We hebben batterijen, microprocessors. Je hebt altijd betere actuatoren nodig, maar er zijn systemen die er zijn. Wearable robots zijn cruciaal voor de gezondheidsmarkt, ondersteunde markt, fabrikanten, militairen en recreatie. ”

Of hij nu aan exoskeletten, orthesen of prothesen werkte, hij zei dat ontwerpers apparaten moeten bouwen die naadloos met de gebruiker communiceren; je kunt ze niet dwingen tot een soort beweging. De persoon moet kunnen lopen en de robot moet ze 'volgen' - je kunt de loopcycli of normale beweging niet verstoren. Mensen willen comfortabel kunnen bewegen. En de enorme exoskeletten die veel mensen zich voorstellen zijn niet de realiteit in de nabije toekomst, kleinere eenheden - idealiter 10 pond of minder in gewicht - zijn ideaal. Sugar zei dat bij het testen, mensen die grotere apparaten droegen, in het bereik van 16 pond, het gevoel hadden dat ze door een zwembad liepen of dat het leek op een trainingsapparaat.

Het team van Sugar heeft een heup exoskelet gecreëerd met een metabolische verhoging van 10%. Hij zei dat het eigenlijk 10% gemakkelijker is om met het apparaat te werken dan helemaal geen apparaat. Ze hadden ook mensen die snel renden - 12,8 mijl per uur. Ze hebben zich gericht op fasehoeken om te helpen bij het leveren van vermogen aan de gebruiker, kijkend naar de snelheid en positie van de ledematen.

Sugar detailleerde enkele van de vele aspecten van wearables die momenteel in ontwikkeling zijn, waaronder:

• Apparaten die de heupen en knieën voeden en mensen dwingen een looppatroon te volgen

• Protheses die kunnen testen op stijfheid bij een individuele gebruiker en er op kunnen afstemmen

• Apparaten specifiek voor geamputeerden (groot aantal geamputeerden van militaire veteranen en diabetici)

• Revalidatie-exoskeletten bevestigd aan loopbanden om mensen te laten lopen

• Apparaten waarmee slachtoffers van een beroerte repetitieve taken kunnen uitvoeren en die neurale paden kunnen opbouwen

• Zwaartekrachtcompensatiemiddelen die worden gebruikt bij patiënten met spierdystrofie

• Wearables waarmee ouderen met succes uit hun stoel kunnen komen

• Pneumatische spiersystemen voor verschillende ondersteunende toepassingen

• Hydraulische systemen voor het opnemen van enorme gewichten, geschikt voor magazijngebruik

• Apparaten die zich vastzetten in uitrustingsstukken en de belasting van de gebruiker verminderen, zoals een hark die wordt gebruikt om asfalt te leggen

• Handondersteunende apparaten waarmee de gebruiker voorwerpen beter kan vastgrijpen

• Zogenaamde stoelloze stoelen, waarmee de gebruiker kan hurken - ze vergrendelen zich vervolgens, zodat de gebruiker in een verder oncomfortabele positie kan werken

• Recreatieve apparaten, die helpen bij het skiën - met behulp van pneumatische of hydraulische dempingsapparatuur voor de knieën, en

• Hulpmiddelen om recreatieve hardlopers sneller te laten lopen

Sugar benadrukte dat de levensduur van de batterij en de duurzaamheid van componenten belangrijke aandachtspunten zijn.

“Het leger zei dat ze wilden dat een soldaat een mars van acht uur zou lopen, dus dat is ongeveer 5.000 tot 8.000 stappen. Met een 5-amp, 24-V lithium-ionbatterij doen we acht uur marcheren. Dat kun je alleen doen als je energie goed opslaat, 'zei hij. “We gebruiken meestal ongeveer een 1-pond batterij, die je ongeveer drie uur levensduur geeft, van gewoon continu wandelen, en het idee is dat je ruilt. Dat is niet het probleem. Het grotere probleem is [in de privésector], Medicare betaalt slechts om de vijf jaar een enkel, dus je hebt een apparaat nodig dat ongeveer tien optredens kan doen, motor en lagers moeten ongeveer 10 gig cycli doen - dus levenscyclus is de grootste zorg. "

Zowel hydraulica als pneumatiek kunnen de komende jaren nissen vinden in draagbare apparaten, en Sugar benadrukte dat de industrie zou moeten overwegen om meer te kijken naar zachte robotica, waar pneumatiek duidelijk een kritische speler is.

"Er is een grote duw in, om weg te komen van grote, onhandige apparaten," zei hij.

En voor hydraulica, waar het wellicht beter geschikt is voor het hanteren van lasten?

“Er is nog steeds behoefte aan mensen om dingen te laden en te lossen. Ik ontmoette de CEO van Walmart twee weken geleden op een conferentie en hij zei: 'Nou, we hebben al deze robots in de distributiecentra, het is perfect - en distributiecentra zijn lichtrobots, en dat is zeker waar we naartoe gaan . Maar ik heb 11.000 winkels, en gemiddeld gaan er elke nacht twee vrachtwagens naar elke winkel, dus we moeten elke avond 22.000 vrachtwagens lossen - er is nog steeds behoefte aan mensen daar. '”