一个带有可控制辅助的肘部被动外骨架:设计和实验

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
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 现有的被动肘部外骨架具有有限的辅助能力和应用.
• 可穿戴的机器人设备提供物理支持并促进运动.

研究的目的:

• 提出和验证可控制的肘部被动外骨架 (CEPE),解决当前设备的局限性.
• 引入一种新的设计,包括基于杆的自动储能机制 (RSSM) 和Candan重力补偿机制 (CGCM).

主要方法:

• 对RSSM的数学建模以及CEPE和RSSM的设计规范.
• 分析设计参数对电源辅助性能的影响.
• 实验验证包括静态强度,无负荷和负载功率辅助测试.

主要成果:

• CEPE 显示出明显的肘部关节扭矩补偿:68.8% (0°),93.8% (30°) 和70.7% (60°) 的肩部无负荷角度.
• 在5公斤的负载下,肘部关节的扭矩减少从86%增加到91.2%,因为肩膀角度从30°转移到60°.
• 可调节的RSSM允许CEPE在四种不同的模式下运行,扩大其应用范围.

结论:

• 开发的CEPE有效地弥补了肘部关节的扭矩,通过实验测试验证了它的可行性.
• RSSM和CGCM的整合增强了辅助能力,并扩大了被动肘部外骨架的应用范围.
• CEPE代表着可穿戴机器人辅助运动便利化的重大进步.