Роботизированный актуатор CubeMars приводит в движение ИИ-экзоскелеты Georgia Tech - представлено в Science Advances

Переопределение человеческой мобильности - ИИ-управляемые экзоскелеты нижних конечностей с актуаторами CubeMars

Технологический институт Джорджии в сотрудничестве со Стэнфордским университетом и Пенсильванским университетом разработал передовую систему экзоскелета с ИИ, предназначенную для повышения эффективности ходьбы в реальных условиях. Роботизированный экзоскелет нижних конечностей, недавно представленный в Science Advances (AI-driven universal lower-limb exoskeleton system for community ambulation[1]), полностью приводится в движение роботизированным актуатором CubeMars AK80-9 KV100 - номинальный крутящий момент 9 Нм, 48В, 485г, обеспечивающий высокоэффективное управление крутящим моментом и точные движения.

ИИ-управляемая адаптивная помощь: восприятие местности в реальном времени

Восприятие окружающей среды в реальном времени
Система использует алгоритмы глубокого обучения для достижения:

• Оценка фазы походки за 300 мс

• Обнаружение уклона в течение 800 мс

Распознавание условий местности от -33° до +33°，Различение между ровной поверхностью, подъемом, лестницами и спуском

Интеллектуальное переключение режимов помощи

На основе обнаруженной местности экзоскелет автоматически корректирует свои стратегии помощи крутящим моментом:

Улучшение энергоэффективности

ИИ-управление улучшает экономию метаболической энергии на 86% по сравнению с традиционными методами (6,5% против 3,5%), с рейтингом удовлетворенности пользователей 7,2 из 10.

Биоинспирированная помощь крутящим моментом: управление пружиной и демпфером

Подъем и лестницы: управление жесткостью типа пружины

Имитирует естественную динамику коленной пружины с линейным увеличением крутящего момента от 0,3 до 1,6 Нм/град, обеспечивая плавное и эффективное движение в гору.

Спуск: поглощение энергии типа демпфера

Использует стратегии демпфирования для имитации гидравлического торможения с сопротивлением до 0,16 Нм·с/град, снижая удар и нагрузку на суставы.

Время отклика на уровне миллисекунд

Система актуатора работает на частоте управления 100 Гц, обеспечивая точное время помощи с фазовой ошибкой<2,5% на основе оценки фазы походки в реальном времени.

Почему актуаторы CubeMars идеальны для робототехники экзоскелетов

Особенности актуатора AK80-9

Роботизированный актуатор CubeMars AK80-9 обеспечивает легкий дизайн, критически важный для носимых экзоскелетов, решая общую проблему "энергетических затрат собственного веса". Модуль питания AK80-9 представляет собой высокоинтегрированное решение, которое объединяет высокопроизводительный бесщеточный двигатель, планетарную коробку передач и драйвер в одном устройстве, обеспечивая высокий крутящий момент и плавную работу.

Верхний компьютер поддерживает интеллектуальную идентификацию параметров одним щелчком и бесшовное переключение между режимами Servo и MIT, значительно упрощая процесс настройки. Он выходит за рамки традиционного управления, достигая синхронизированного управления положением, скоростью и ускорением, при этом обеспечивая адаптивную настройку PID, устраняя сложность и обеспечивая точное наведение.

Квазипрямой привод + редуктор

Уникальная комбинация передаточного отношения 9:1 и квазипрямого приводного двигателя достигает:

• Высокий выходной крутящий момент для подъема по лестницам

• Низкий импеданс для плавной, естественной ходьбы

• Отсутствие рывков - только бесшовные кривые помощи

Прокладывание пути для реальных применений

Этот новаторский проект имеет открытый исходный код, предоставляя доступ к CAD-проектам оборудования и наборам данных для обучения ИИ, ускоряя разработку экзоскелетов для:

• Медицинской реабилитации

• Логистики и помощи с тяжелыми грузами

• Улучшения личной мобильности

CubeMars теперь сотрудничает с исследовательской командой для совместной разработки модулей актуаторов следующего поколения, продвигая технологию экзоскелетов из исследовательских лабораторий в повседневные потребительские рынки.

Ссылки:
[1] Science Advances: AI-driven universal lower-limb exoskeleton system for community ambulation