一个轻量级的半活跃脚外骨架使用基于NiTiCu的形状记忆合金来储存能量
Tiesheng Dong1, Jiaqi Zhang1, Qilin Shu1
1Shenyang Ligong University, No. 6 Nanping Middle Road, Hunnan District, Shenyang City, Liaoning Province 110158, China.
The Review of scientific instruments
|November 11, 2024
概括
本研究介绍了一种半活跃的脚外骨架,使用基于NiTiCu的形状记忆合金 (SMA) 来提高功率密度并减少佩戴者的能耗. 新的设计有效地帮助脚运动,改善机器人应用.
科学领域:
- 机器人和可穿戴技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物力学 生物力学
背景情况:
- 外骨被用于工业,医学和军事,但面临着重量,复杂性和有限的被动辅助等挑战.
- 活跃的外骨往往是沉重和复杂的,而被动的外骨提供有限的驱动力.
研究的目的:
- 开发一个半活跃的脚外骨架,以提高功率密度和减少佩戴者的能量消耗.
- 利用基于NiTiCu的形状记忆合金 (SMA) 作为能量存储源,以提高性能.
主要方法:
- 嵌入基于NiTiCu的形状记忆合金 (SMA) 作为半活性脚外骨架中的能量存储机制.
- 设计了外骨架,使用SMA变形来压缩一个偏向弹,释放储存的能量用于脚辅助.
- 开发了一个基于SMA数学模型的控制系统来管理协助过程.
主要成果:
- 半活跃的脚外骨架在上楼和行走过程中表现出有效的协助.
- 实现了180N的显著有效输出功率.
- 储存了最多5朱尔的能量,用于人类脚辅助.
结论:
- 建议使用基于NiTiCu的SMA的半活性脚外骨架提供了一种增加功率密度的新方法.
- 基于NiTiCu的SMA的快速相位转换有助于减轻外骨架系统的响应延迟.
- 这项技术在机器人技术中具有广泛的应用,特别是用于增强可穿戴辅助设备.
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