一个便携式充气软可穿戴机器人,用于在工业工作期间协助肩膀
Yu Meng Zhou1, Cameron J Hohimer1, Harrison T Young1
1John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA, USA.
Science robotics
|June 12, 2024
概括
这项研究介绍了一种可穿戴机器人,以帮助工厂工人完成空头任务. 这种柔软的充气装置可以减少高达40%的肩膀肌肉紧张,防止伤害并提高生产力.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物力学 生物力学
- 职业健康 职业健康 职业健康
背景情况:
- 在工厂中重复的空中任务会导致肩膀受伤,影响工人的健康和生产力.
- 柔软的可穿戴机器人提供了一个有前途的解决方案,用于预防伤害与积极的控制和软材料.
- 现有的解决方案可能缺乏可移植性或对移动实施重大限制.
研究的目的:
- 设计和评估一个便携式,充气软可穿戴机器人,用于工业工人执行肩部升高的任务.
- 评估机器人降低肌肉活动的有效性及其对关节动力学的影响.
- 评估控制器的稳定性和用户反,以便在实践中应用.
主要方法:
- 开发了一种类似衫的可穿戴机器人,配有织气动执行器,IMU和便携式执行单元.
- 在模拟的工业任务中对人类参与者进行评估,评估肌肉活动和关节角度.
- 测试控制器参数,对错误充气的稳定性和压力调节配置文件.
- 在制造环境中,对汽车工厂工人的试点研究.
主要成果:
- 可穿戴机器人可以将激动性肌肉活动 (三角形肌,双肩肌) 降低高达40%,关节角度的变化最小 (<7% RoM).
- 较高的辅助水平和较早的时间显著降低了肌肉活动,而没有增加对抗性肌肉活动.
- 基于动力学的控制器证明了对错误膨胀的稳定性 (96% TN, 91% TP),确保了最小的用户干扰.
- 初步的压力调制分析显示,用户的感知与硬件需求之间的权衡.
结论:
- 便携式充气式肩部机器人有效地减少了空中任务期间的肌肉紧张,表明了预防伤害的潜力.
- 优化的辅助参数和强大的控制器提高了机器人在工业环境中的有效性和可用性.
- 用户反和初步评估表明现实世界制造应用的可行性,需要进一步开发.
