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外骨骼探讨,分析个人研究

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根据我自己对外骨骼的研究,把相应知识分享给大家
外骨骼分类
无源外骨骼:主要是通过结构,将重量引导到地面,利用地面支撑降低人负重时候的负荷,起到省力作用,目前主要是利用纵向结构支撑地面,负重物驾于结构,通过结构传导到地面。
有源外骨骼:使用各类动力提供动力支持,目前主流是电能,这个也是目前主要需要讲的一个方面,也分各模块进行阐述:
对于有源外骨骼来说,控制和能源是目前2个瓶颈,哪一天有突破的话就会带来爆发性的发展,
动力机构:
电机驱动:目前主流的是电机驱动,通过电机作用于各关节,优点是能量分配简单高效,调整电压电流即可控制力度和速度。缺点也比较明显关节助力大小受到电机大小限制,电机太大负荷增加,太小的话助力太小,而且每个关节一个电机,负荷比较高,无疑使得负重增加。
鲍登线驱动:类似于自行车刹车线,动力源集中在背部,通过拟合机构带动运行的关节处的拉线运动,优点,关节处使用拉线负重低,更灵活,而且背部可使用大功率电机让关节得到更大的助力,缺点:拟合机构比较复杂,1对多大多利用摩擦传导,损耗高,摩擦后容易打滑导致力量方面有所欠缺。
传统液压机构:就是利用液压缸,优点是力量大,缺点比较多使用液压油1对多控制比较难,结构比较复杂,液压缸重量比较大且速度控制比较难,容易漏油。
柔性液压机构:利用液压原理,使用柔性液压缸优点:力量大,速度自动可调,重量轻,不容易漏油,缺点:材料比较难,损耗率高,一旦一个关节破损整体无法使用,就目前而已我比较倾向于柔性液压机构,是目前在研究的方向。
控制机构:
编码器控制:目前主流控制方式,通过编码器的旋转角度带动电机或动力源进行转动,这种方式更多的是用在同步运动中,既你关节运动几度,带动编码器传导信号,带动电机等也运动几度,这个方式同步运动可有效降低关节上面的负重,当你助力电机有100N牛以上的助力时你负重相应重量以后,等于0负荷,这种助力对速度没有得到提升,更依赖于人体本身。当然你也可以调整编码器和电机的频率,让电机运行大于编码器,这样就可以速度大于肢体运动,但是推动的距离有限,助力有限,假设同步是7度角度,调频率后设置8或9的角度,但是运动后期,角度差会叠加,控制难度加大。你停下来的话也需要消耗更多助力的力量去停止,不适用于常同步骤运动的动作,或者通过其他方式进行停止,或者运动到一定角度进行停止,另外就是阻力过大肢体无运动的话就很难启动助力,因为编码器没有角度动量没有启动。
压力控制:通过压力控制肢体运动,当肢体运动产生压力既启动助力,既不用肢体运动带动编码器工作通过压力即可启动,速度可大于肢体运动,停止的话也是利用其他方式进行停止,目前我在研究这个停止控制,已取得一定效果,通过结构点调整可用5%的力量,停止100%的助力,
当然你也可以结合2种控制,这样也可以用在外绑式的外骨骼上,压力控制更合适全保护型,
能源:目前主流还是电池供应,特点:爆发力强,使用电机声音小,噪音小,但是能量密度不如燃油,可使用小型发动机,使用燃油发电补充,这样并不会因为2次转换降低能量密度太多,总体大于电池携带,小于全燃油。
目前我研究的方向是军用或格斗型外骨骼,对于提升爆发也可以结合空气压缩,蓄力同时压缩气囊,释放后同步推动爆发更强,拉线或动力传递缓冲等手段进行优化,让蓄力爆发延迟蓄能更持久。若大家有兴趣可联系我一起探讨,Q,634041657。


IP属地:浙江1楼2023-05-13 23:45回复


    IP属地:浙江2楼2023-05-13 23:46
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      贴主你好,你是在写论文吧。
      看了你的分析,更多是从产品质量角度出发。
      但是外骨骼的技术路线,更多是考虑安全性;
      液压(绝对力量)排除在发展路线以外


      3楼2023-05-20 21:23
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