CubeMars обеспечивает питание коленного экзоскелета с переменной жёсткостью

В последние десятилетия роботизированные экзоскелеты и носимые устройства быстро развивались, становясь необходимыми инструментами в реабилитации и помощи в движении. В реабилитации колена экзоскелеты обеспечивают активную поддержку и расширенную функциональность, повышая эффективность восстановления пациентов и снижая нагрузку на физиотерапевтов.

Исследование в Университете Халифа

Исследовательская группа Университета Халифа разработала новый коленный экзоскелет с настраиваемой жёсткостью, чтобы устранить ограничения традиционных систем, которые часто предлагают только узкий диапазон жёсткости или медленный отклик. Этот новый дизайн позволяет в реальном времени регулировать жёсткость в течение всего цикла ходьбы, точно воспроизводя естественные изменения жёсткости коленного сустава человека.

Исследования показывают, что при нормальной ходьбе коленный сустав требует диапазон движения около 10°–105°, при этом требования к крутящему моменту увеличиваются с примерно 40 Н·м на ровной поверхности до более 100 Н·м при спуске по лестнице. Сама жёсткость колена значительно колеблется в течение цикла ходьбы — от 450 Н·м/рад на ранней стадии поддержки до около 30 Н·м/рад в конце фазы поддержки. Дизайн Университета Халифа успешно соответствует этим биомеханическим требованиям, предлагая оптимальный диапазон жёсткости от 30 до 450 Н·м/рад.

Роль CubeMars AK80-64 KV80

Для достижения этой производительности система интегрирует двигатель экзоскелета CubeMars AK80-64 KV80 в качестве внешнего высокомоментного привода переменной жёсткости (VSA). AK80-64 обеспечил необходимую точность и мощность для воспроизведения естественной механики колена:

• Высокая плотность крутящего момента — Компактный размер с мощным выходом, идеален для экзоскелетов нижних конечностей.

• Точное управление — Обеспечивает быстрые переходы жёсткости в начале цикла ходьбы и более мягкую настройку в фазе маха.

• Энергоэффективность — Увеличивает время работы и снижает энергопотребление во время сеансов реабилитации.

• Бесшовная интеграция — Модульный дизайн упрощает интеграцию в роботизированные системы экзоскелета.

Экспериментальная валидация и результаты

Тестирование подтвердило, что прототип может динамически регулировать жёсткость в соответствии с биомеханикой человека, точно отслеживая изменения жёсткости коленного сустава на скоростях ходьбы от 1,0 до 1,5 м/с. По сравнению с предыдущими проектами, скорость реакции значительно улучшилась, что позволяет безопасно, естественно и эффективно реабилитировать ходьбу.

CubeMars и будущее реабилитационной робототехники

Это сотрудничество подчеркивает как перспективы экзоскелетов с переменной жёсткостью для клинической реабилитации, так и надежность приводов CubeMars в передовой робототехнике. Благодаря своей проверенной высокой производительности, роботизированный привод CubeMars AK80-64 продолжает поддерживать исследования и промышленные приложения в робототехнике для реабилитации, носимых экзоскелетах и системах взаимодействия человека и робота.