Diy eksoskeleton

Kuinka voit itsenäisesti toteuttaa eksoskeletonin?

Jotta se olisi villisti vahva, ymmärrän sen, se olisi pysäytettävä hydrauliikalla.
Jotta hydraulijärjestelmä toimisi, tarvitset:

- vahva ja joustava runko
-minimaalisesti vaadittu sarja hydraulimännät (kutsun niitä "lihaksiksi")
-kaksi tyhjiöpumppu, kaksi painekammiota, joissa on venttiilijärjestelmä, joka on liitetty putkella.
-putket, jotka kestävät suurta painetta.
-virtalähde exoskeleton
Venttiilijärjestelmän käyttö:
-Pieni kuollut tietokone
-noin 30 anturia, joissa on seitsemän (esimerkiksi) astetta verrannollinen venttiilin aukkoihin
- erityinen ohjelma, joka kykenee lukemaan antureiden tilat ja lähettämään tarvittavat komennot venttiileille.

Miksi kaikkea tätä tarvitaan:

- "lihakset" ja runko itse on koko tuki- ja liikuntaelimistö.
-tyhjiöpumput. miksi kaksi? niin että yksi lisää painetta putkien ja lihasten painekammioissa ja toinen laskee.
- painekammiot, jotka on liitetty putkella. toisessa, lisää painetta toisessa, vähennä ja varusta putki venttiilillä, joka avautuu vain kahdessa tapauksessa: tasaa paineen ja varmistaa nesteen tyhjäkäynnin.
-venttiilit. se on yksinkertaista ja tehokas järjestelmä ohjaus, joka riippuu painekammion paineesta ja tietokoneohjauksesta. Lisäämällä painetta painekammiossa "jännittyneiden lihasten" kanavien venttiilien avaaminen mahdollistaa yhden tai toisen toimenpiteen suorittamisen lisäämällä painetta hydraulimäntäihin, rungon (rungon) liikkuviin osiin.

Anturit, miksi noin kolmekymmentä? Kaksi jaloille, kolme jaloille, kuusi käsivarsille ja 4 selälle. miten ne järjestetään? raajojen liikettä vastaan. niin, että jalka eteenpäin eteenpäin painaa eksoskeletonia sisäpuolelta ja sen sisäpuolella olevaa anturia. edelleen selitän miksi näin on.
-tietokone ohjelman kanssa. tietokoneen ja ohjelman päätehtävänä on varmistaa, että antureihin ei kohdistu painetta, niin sisällä oleva henkilö ei tunne eksoskeletonin ylimääräistä vastusta, joka pyrkii toistamaan ihmisen liikkeet riippumatta hermoja, lihaksia tai muita biometrisiä indikaattoreita, mikä mahdollistaa paljon halvempien antureiden käytön kuin esimerkiksi korkean teknologian eksoskeletonit. Tietokoneen anturisignaalit on jaettava kahteen ryhmään: ilman ehtoja hydraulijärjestelmä ja hyväksytään vain sillä ehdolla, että vastakkainen anturi, jolla on ehdoton ohjaus, ei kohdista painetta. Tämä toteutus estää jalan tukemana polven ollessa maassa automaattisen ojenemisen jälkeen, jos henkilö ei ojenna sitä itse. Mutta tätä varten eksoskeletonin sisällä olevan henkilön on nostettava jalkansa maasta (tai sinun on vähennettävä ohjelmallisesti tilan kanssa laukaistujen antureiden herkkyyttä). Esimerkkinä jalka: aseta anturit, joilla on ehdoton signaali etupuolelle ja ehdoton signaali takana. kuvitella kuinka liike suoritetaan. kun henkilö taivuttaa jalkaansa, eksoskeletonin jalka taipuu, vaikka henkilön koko paino olisi jalkojen pidennysantureilla. Täällä voit kiihtyvyysmittarilla (tai muulla vestibulaarisen kaltaisella laitteella) asettaa ohjelmallisesti muutoksen anturisignaalien ehdottomuuteen kehon sijainnin mukaan avaruudessa, jolloin eksoskeleton ei kierry selälle pudotettaessa. .

Lisäksi kädet - voit lisätä voimaa, tehdä kolmisormisia, vahvoja, voit yhdistää hydrauliikan ja metallinen köysi... käden tulisi olla erillään ihmisestä, eli ranteen nivelen edestä, tämä eliminoi rakentavat vaikeudet, jotka liittyvät ihmisen käden löytämiseen eksoskeleton -kädessä, eikä salli vammoja ihmisen ja ihmisen jalan tulee olla eksoskeleton nilkan päällä ja suojattu.
- käsiohjain. hieman vapaata tilaa kahdelle kolmasosalle ihmisen käden ja sormien liikkumisvapaudesta eksoskeletonin kädessä ja kolmen renkaan järjestelmä kaapeleissa, kolme sormea ​​pienestä sormesta keskimmäiseen yhteen, etusormi toisessa ja peukalo kolmannessa. kaikki hallinta rajoittuu siihen, että henkilön sormet, liikuttamalla niihin asetettua rengasta, kiertävät anturipyörää kaapelilla, riippuen siitä, minkä kiertorangan sormet ovat taipuneet ja taipuneet. se sulkee pois ylimääräistä vaivaa hydrauliikka, joka laajentaa tai taivuttaa eksoskeleton -sormia yli sen suunnittelukykyjen. käytä yhtä kaapelia kahdelle renkaalle, yhdelle tai kahdelle. Miksi? koska sormet pienestä sormesta etusormeen täytyy taivuttaa ja taivuttaa vain yhteen suuntaan a peukalo kahdessa. Voit halutessasi tarkistaa omin käsin.

Virtalähde exoskeleton- täällä etmin kanssa tulee jälleen kauhea mudyatina. Sinun on valittava virtalähde vasta loppujen lopuksi tarvittavat laskelmat, maksimoi eksoskeletonin suunnittelun ja mittaa sen energiankulutuksen.

Exoskeleton ensimmäistä kertaa siitä voi tulla helpommin saatavissa joukkokuluttajille, mistä on todellista hyötyä. Uusimmat uutiset aiheesta julkaistu teollisuusportaali Komposiitit tänään!

Uusi exoskeleton tekee kävelystä mukavampaa ja helpompaa. Laite on kenkä, joka on valmistettu komposiittimateriaaleista eikä vaadi virtalähteitä toimiakseen!

Uusi eksoskeleton! Miten se on hyödyllistä?

Ryhmä amerikkalaisia ​​kehittäjiä, jotka koostuvat Stephen Collins, Bruce Vigin ja Gregory Savicki esitteli maailmalle uuden eksoskeletonin eräänlaisten saappaiden muodossa. Uutuus on mielenkiintoinen se, että sen suunnittelu on luotu käyttäen innovatiivisia materiaaleja eikä se sisällä paristojen tai ulkoisten virtalähteiden käyttöä. Nämä ominaisuudet antoivat paitsi vähentää merkittävästi laitteen painoa (jokainen kenkä painaa alle puolitoista kilogramma) mutta myös tehdä siitä täysin itsenäinen!

Tutkimukset ovat osoittaneet, että "jalankulkijan" eksoskeleton pystyy vähentämään ihmisten energiankulutusta kävellessä jopa 7%! Tämä tulos todella voidaan kutsua läpimurtoksi! Vaikka ensimmäiset yritykset ihmisten liikkumisen helpottamiseksi alkoivat jo viime vuosisadan 80 -luvulla, tähän mennessä vain erikoistuneet kuminauhat, jotka ovat kaukana mainittujen saappaiden indikaattoreista, ovat saavuttaneet suurimman menestyksen tässä asiassa itsenäisistä laitteista. Mitä tulee eksoskeletoneihin, periaatteessa maailmassa on jo paljon tämän tyyppisiä yksiköitä, mutta kaikki käyttävät pääsääntöisesti keinotekoisia energialähteitä. Tämä puolestaan ​​rajoittaa liikkumisvapautta ja itsenäisyyttä.

Exoskeleton - Saappaat: miten ne toimivat (video)

Kuinka exoskeleton toimii saappaiden muodossa on melko yksinkertainen. Hiilikuidusta valmistetussa laitteessa on jousi, joka kiinnittyy jalkaan mekaanisen laitteen (räikkä) kautta takana polven alapuolella. Exoskeletonissa on kevyt kuitumateriaalista valmistettu runko ja jousi, joka yhdistää jalan takaosan alkuun sääri (juuri polven takaosan alapuolella), jossa se on kytketty mekaaniseen kytkimeen. Kun Achilles -jänne on venytetty, holkki tarttuu ylöspäin, jousi venyy kuin jänne ja varastoi energiaa. Kävelyjalan laskemisen jälkeen kytkin siirtyy ala -asentoon, jousi rentoutuu vapauttaen joustavaa energiaa, joka taas työntää kytkimen yläasentoon ja aloittaa seuraavan syklin. V yleisnäkymä eksoskeletonin sykli koostuu seuraavista vaiheista:

1. Ratchet tarttuu;
2. Jousi heikkenee, vapautunut elastinen energia työntää räikän ylös;
3. Räikkä on kiinnitetty korkeimpaan kohtaan;
4. Painon siirtämisen jälkeen jousi venytetään;
5. Jousi saavuttaa suurimman jännityksen;
6. Räikkä vapautetaan, jalka siirretään askel eteenpäin ja sykli toistetaan uudelleen.

On huomattava, että tutkijat ovat työskennelleet tämän projektin parissa monta vuotta. Monia malleja ja materiaaleja on kokeiltu. Lopulta valinta kohdistui hiilikuitua käyttävään komposiittimateriaaliin.

Esitettyä kopiota voidaan pitää alan läpimurtona ja valmiina (jossain määrin) siihen käytännön sovellus Tutkijat eivät kuitenkaan ole tyytyväisiä jo saavutettuun! Jo suunnitteluvaihtoehtoja kehitetään elektroniikan avulla, mikä mahdollistaa seurannan yksilölliset ominaisuudet kävely- ja maasto -ominaisuudet (esimerkiksi - kiipeäminen vuorelle).

Lisäksi innovatiivisen eksoskeletonin luojat haluavat tehdä yhteistyötä urheiluvälinevalmistajien kanssa saadakseen taloudellista ja teknistä tukea keksinnön kaupallistamiseksi. Oletetaan, että exoskeleton -saappaat eivät maksa enempää kuin hiihtokengät. Nämä edellytykset huomioon ottaen voidaan olettaa, että uusi kehitysaskel löytää selvästi ostajansa ja on kysytty.

Exoskeletonin historia

Historian ensimmäinen laite, joka voidaan luokitella eksoskeletoniksi, on venäläisen käsityöläisen keksintö Nikolai Young... Vuonna 1890 hän esitteli paineistetun kaasupussin, joka helpotti liikkumista. Ilmeisistä syistä ensimmäinen eksoskeletoni oli erittäin alkeellinen.

Amerikkalainen keksijä otti seuraavan askeleen eksoskeletonien kehittämisessä Leslie Kelly vuonna 1917. Suunnittelu, joka sai nimen pedomotor käytti höyryn energiaa.

Ensimmäinen eksoskeleton, vuonna moderni ymmärrys Tämän sanan kehitti yritys vuonna 1960 YleistäSähköinen Yhdysvaltain asevoimien tarpeisiin. Laite nimeltään Hardiman mahdollisti 110 kg: n painon nostamisen samalla, kun vaivannäkö oli verrattavissa henkilön 4,5 kg: n painon nostamiseen. Exoskeletonin suunnitteluun sisältyi hydraulisia mekanismeja ja sähköä toiminnan lähteenä. Kuitenkin Hardimanilla oli myös useita merkittäviä haittoja: suuri omapaino (noin 680 kg); alhainen työn nopeus; manipulaatioiden alhainen hallinta. On huomattava, että tätä laitetta ei ole koskaan testattu henkilön sisällä, koska testaajan hengen ja terveyden riski on suuri.

Vuonna 1969 Jugoslaviassa kehitettiin ensimmäinen pneumaattinen moottorikävely.

Exoskeleton alkaen DARPA(Kuva: en.Wikipedia.org)

Paljon onnistuneempi Monty ruoko projektin parissa DARPA... Reed loukkaantui epäonnistuneen laskuvarjohyppyn seurauksena. Sairaalassa ollessaan toipumassa hän luki kirjan Robert Heinlein « Tähtialusjoukot ". Siinä exoskeleton lakkaa sotilaan avainpuvuna. Kirja inspiroi Reediä, ja vuonna 1986 esiteltiin maailma LifeSUIT hankkeen yhteydessä luotu Pitman... Kehitys tähän suuntaan on jatkunut. Yksi viimeisimmistä muutoksista on LifeSUIT 14 -muotoinen luuranko, joka kykenee kattamaan 1 mailin täyden latauksen ja nostamaan kuljettajan painon jopa 92 kg.

Tammikuussa 2007 tuli tiedoksi, että Yhdysvaltain puolustusministeriö (Pentagon) teki tilauksen ja toimitti varoja Texasin yliopistolle uuden sotilaallisten luurankojen luomiseksi. Osana hanketta oli tarkoitus tutkia muun muassa keinotekoisia elektroaktiivisia polymeerejä, jotka on suunniteltu lisäämään lujuustekijää, vähentämään rakenteen painoa ja lisäämään liikkeen tehokkuutta. Tämän seurauksena kehittäjät ovat edistyneet merkittävästi! Ne perustuivat nylonlankaan ja siimaan. "Polymeeriset lihakset" Yhdysvalloista ylittävät ihmisen lihasten kyvyt 100 kertaa! Samaan aikaan niiden hinta on vain 5 dollaria kilolta, kun taas titaanista ja nikkeliseoksista valmistetun eksoskeletonin lihakset maksavat vähintään 3 000 dollaria 1 kg.

Vuoden 2013 lopusta lähtien Venäjällä on tehty aktiivista tutkimusta eksoskeletonista. Hanke nimeltä ExoAtlet pyrkii luomaan mekanismin lääketieteellisiin tarkoituksiin.

Miksi tarvitset eksoskeletonin?

Mekanismi, joka kykenee helpottamaan ihmisten liikkumista ja lisäämään sitä fyysinen voima lupaa suuria näkymiä!

Tähän mennessä asiantuntijat tunnistavat 3 pääaluetta, joilla eksoskeletonilla on suuri kysyntä.

1. Ensinnäkin se on - sotateollisuus! Itse asiassa juuri täällä eksoskeletonit saivat alkuvaiheen kehitykseen ja edistymiseen. Suunnittelu auttaa sotilasta kantamaan enemmän painoa (mukaan lukien aseet) ja suojaamaan häntä haarniskakerroksella.
2. Exoskeletons voi olla suuri hyöty ja lääketieteellisellä segmentillä... Ne helpottavat elämää ja auttavat vaurioituneen tuki- ja liikuntaelimistön ihmisiä liikkumaan.
3. Kolmas alue, jossa eksoskeletonit ovat kysyttyjä, on vastaavien mallien käyttö. työhön... Esimerkiksi rakentamisessa tai materiaalinkäsittelyssä.

Voimme siis todeta sen exoskeleton - tulevaisuuden kokonaisuus! Jos sinulla on pari miljoonaa dollaria, sinun pitäisi luultavasti harkita investointeja tälle kansantalouden sektorille.

Oletko huomannut virheen? Valitse se ja paina Ctrl + Enter

Exoskeleton on ulkoinen kehys, jonka avulla henkilö voi tehdä todella upeita toimintoja: nostaa painoja, lentää, juosta suurella nopeudella, tehdä jättimäisiä hyppyjä jne. Ja jos luulet, että vain päähenkilöillä on tällaiset laitteet " Rautamies"tai" Avatar ", olet sitten syvästi väärässä. Ne ovat olleet ihmiskunnan saatavilla viime vuosisadan 60 -luvulta lähtien; lisäksi voit oppia kokoamaan eksoskeletonin omin käsin! Kuitenkin kaikesta järjestyksessä.

Exoskeleton: tuttavuus

Tänään voit helposti ostaa eksoskeletonin - vastaavia tuotteita tuottavat Ekso Bionics ja Hybrid Assistive Limb (Japani), Indego (USA), ReWalk (Israel). Mutta vain jos sinulla on ylimääräistä 75-120 tuhatta euroa. Toistaiseksi Venäjällä valmistetaan vain lääketieteellisiä luurankoja. Ne on suunnitellut ja valmistanut Exoathlet -yritys.

Ensimmäisen tee-se-itse-eksoskeletonin tekivät General Electricin ja Yhdysvaltain armeijan tiedemiehet viime vuosisadan 60-luvulla. Sitä kutsuttiin Hardimaniksi ja se pystyi vapaasti nostamaan 110 kg: n kuorman ilmaan. Tätä laitetta käyttävä henkilö koki kuormituksen prosessissa, kuten nostettaessa 4,5 kg! Vain täällä Hardiman itse painoi kaikki 680 kg. Siksi hänellä ei ollut suurta kysyntää.

Kaikki eksoskeletonit on luokiteltu kolmeen tyyppiin:

täysin robotti;

• jaloille.

Nykyaikaiset robottipuvut painavat 5–30 kg ja enemmän. Ne ovat sekä aktiivisia että passiivisia (toimivat vain käyttäjän määräyksestä). Suunnittelun mukaan eksoskeletonit on jaettu armeijaan, lääketieteeseen, teollisuuteen ja avaruuteen. Tarkastellaan niistä merkittävimpiä.

Aikamme vaikuttavimmat eksoskeletonit

Tietenkään et voi koota tällaisia ​​eksoskelettejä omin käsin kotona lähitulevaisuudessa, mutta kannattaa tutustua niihin:

• DM (Dream Machine)... Se on täysin automaattinen hydraulinen eksoskeleton, jota ohjaa käyttäjän ääni. Laite painaa 21 kg ja kestää jopa senttimetriä painavan henkilön. Sitä on toistaiseksi käytetty potilaiden kuntoutukseen, jotka eivät voi kävellä keskushermostosairauksien tai muiden hermo -lihassairauksien vuoksi. Arvioidut kustannukset ovat 7 miljoonaa ruplaa.
• Ekso GT... Tämän eksoskeletonin tehtävä on sama kuin edellisen - se auttaa ihmisiä, joilla on jalkojen motoristen toimintojen patologia. Ominaisuudet ovat samanlaisia ​​kuin edellinen, hinta on 7,5 miljoonaa ruplaa.
• ReWalk... Suunniteltu antamaan liikkuvuutta ihmisille, joilla on alaraajojen halvaus. Laite painaa 25 kg ja voi toimia ilman latausta 3 tuntia. Exoskeleton on saatavilla Euroopassa ja Yhdysvalloissa 3,5 miljoonan ruplan verran.
• REX... Nykyään tämä laite voidaan ostaa Venäjältä 9 miljoonalla ruplalla. Exoskeleton antaa jalkojen halvaantuneille paitsi itsenäisen kävelyn myös kyvyn nousta / istua alas, kääntyä ympäri, kävellä "moonwalk", mennä alakertaan jne. REX: ää ohjataan ohjaussauvalla, ja se toimii ilman lataamista koko päivän.
• HAL (Hybrid Assistive Limb)... Saatavana kahdessa versiossa - käsivarsille ja käsille / jaloille / vartaloille. Tämän keksinnön avulla kuljettaja voi nostaa viisi kertaa henkilön painorajan. Käytetään myös halvaantuneiden kuntoutukseen. Tämä exoskeleton painaa vain 12 kg, ja sen lataaminen riittää 1,0-1,5 tunniksi.

DIY Exoskeleton: James Hacksmith Hobson

Ensimmäinen ja toistaiseksi ainoa henkilö, joka onnistui suunnittelemaan eksoskeletonin laboratorion ulkopuolisessa ympäristössä, on kanadalainen insinööri James Hobson. Keksijä on koonnut laitteen, jonka avulla hän voi vapaasti nostaa 78 kilon tuhkapaloja ilmaan. Hänen exoskeleton toimii pneumaattisilla sylintereillä, jotka toimittavat energiaa kompressorille, ja laitetta ohjataan kauko -ohjaimella.

Kanadalainen ei pidä keksintöä salassa. Kuinka koota eksoskeleton omin käsin hänen esimerkkinsä mukaan, voit selvittää insinöörin verkkosivustolta ja hänen YouTube -kanavaltaan. Huomaa kuitenkin, että tällaisen eksoskeletonin nostama paino lepää yksinomaan käyttäjän selkärangan päällä.

Diy exoskeleton: likimääräinen kaavio

Ei ole yksityiskohtaisia ​​ohjeita eksoskeletonin helposta kokoamisesta kotona. On kuitenkin selvää, että se tarvitsee:

• runko, jolle on ominaista lujuus ja liikkuvuus;
• hydrauliset männät;
• painekammiot;
• tyhjiöpumput;
• virtalähde;
• kestävät putket, jotka kestävät suurta painetta;
• tietokone ohjausta varten;
• anturit;
• ohjelmisto, jonka avulla voit lähettää ja muuntaa tietoja antureista tarvitsemasi työ venttiilit.

Kuinka tämä koostumus toimii suunnilleen:

1. Toisen pumpun pitäisi lisätä järjestelmän painetta ja toisen vähentää sitä.
2. Venttiilien toiminta riippuu painekammioiden paineesta, jonka lisäys / lasku ohjaa järjestelmää.
3. Anturien sijainti (raajojen liikettä vastaan): kuusi - kädet, neljä - selkä, kolme - jalat, kaksi jalkaa (yhteensä yli 30).
4. Tietokoneohjelmiston on poistettava paine antureista.
5. Anturisignaalit on jaettava ehdollisiksi (niistä saadut tiedot ovat hyödyllisiä, jos ehdoton anturi ei "puhu" kokemastaan ​​paineesta) ja ehdoitta. Näiden elementtien yleisyys / ehdottomuus voidaan määrittää esimerkiksi kiihtyvyysmittarilla.
6. Exoskeleton-käsivarret ovat kolmisormisia, erotettu käyttäjän ranteesta loukkaantumisten estämiseksi ja lisäävät voimaa.
7. Virtalähde valitaan eksoskeletonin kokoamisen ja kokeilun jälkeen.

Toistaiseksi vain kuntoutuksen alalla ne ovat jo alkaneet tulla elämäämme. Keksijöitä esiintyy, jotka pystyvät rakentamaan tällaisen laitteen laboratorion ulkopuolella. On täysin mahdollista, että kuka tahansa opiskelija pystyy lähitulevaisuudessa kokoamaan Stalkerin eksoskeletonin omin käsin. On jo mahdollista ennustaa, että tällaiset järjestelmät ovat tulevaisuutta.

Exoskeletonit, jotka auttavat halvaantuneita kävelemään, helpottavat kovaa työtä, suojaavat sotilaita taistelukentällä ja antavat meille supervoimia.

1. Activelink Power Loader

Activelink Power Loader on nimetty kuuluisan Aliens -eksoskeletonin mukaan, ja se on suunniteltu helpottamaan käyttäjän raskasta käsityötä iästä, sukupuolesta tai koosta riippumatta, ja se on suunniteltu "luomaan yhteiskunta ilman rajoja" Activelinkin lehdistötiedotteen mukaan. tunnetun japanilaisen elektroniikkavalmistajan Panasonicin tytäryhtiö.

2. HAL

HAL (Hybrid Assistive Limb) on japanilainen mekaaninen exoskeleton, jonka on kehittänyt Cyberdine Inc. (kyllä, kyllä, aivan kuten kaverit, jotka aloittivat kaiken Terminaattorissa), luotiin prototyypiksi vuonna 1997, ja sitä käytetään nyt japanilaisissa sairaaloissa auttamaan vakavasti sairaita potilaita päivittäisessä toiminnassaan. Tiedetään myös, että japanilaiset rakentajat ja jopa pelastajat käyttivät HAL-tekniikkaa Fukushima-1-onnettomuuden poistamisen yhteydessä vuonna 2011.

3. Ekso Bionics

14. Hanke "Kävele uudelleen"

Brasilian vuoden 2014 jalkapallon MM -kisat avasi Juliano Pinto, halvaantunut vyötäröstä alaspäin, ja hän sai oikeuden lyödä ensimmäistä MM -palloa. Tämä on mahdollista Duke -yliopiston kehittämän eksoskeletonin ansiosta, joka on kytketty suoraan hänen aivoihinsa. Tapahtuma on osa "Walk Again" -projektia, jonka on luonut 150 hengen tiimi, jota johtaa tunnettu neurologi ja aivokone-rajapintojen johtava hahmo, tohtori Miguel Nicolelis. Juliano Pinto ajatteli vain haluavansa potkia palloa, eksoskeleton tallensi aivojen toiminnan ja aktivoi liikkumiseen tarvittavat mekanismit.