Вы здесь

Отечественный Экзоскелет

Отечественный Экзоскелет
Задача: 
Спроектировать и изготовить прототип промышленного экзоскелета для нижней части тела (экзоскелет-стул), повышающий индивидуальную производительность труда за счет снижения утомляемости и влияния вредных факторов у трудящихся

Не понимаю тех, кто хочет подарить куклам души и пытается добиться схожести с людьми. Какой бы прекрасной ни была кукла, это лишь имитация, оболочка без души. Человек всегда выше... Спектр ощущений, радость бытия — вот что отличает человека. Нет, даже кукла, способная на самосознание, не справится с той глубиной, на которую способен человек.

Призрак в доспехах

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

 

Экзоскелет (от греч. внешний скелет) — устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей

Обратиться к теме экзоскелета нас заставил проект, заказанный клиентом. Не сказать, чтобы мы не были в курсе предмета, но одно дело интерес, другое-профессиональный интерес. Все, что касаемо общих понятий о экзоскелете, классификации (да, этот предмет уже классифицирован), области применения, вы можете почерпнуть из интернета. Тема сейчас настолько актуальная и цитируемая, что нет необходимости даже давать ссылки. Другое дело, что там, в основном, подается один и тот же текст.

Мы же далее покажем процесс разработки изнутри.

Требовалось спроектировать и изготовить прототип промышленного экзоскелета для нижней части тела (экзоскелет-стул), повышающий индивидуальную производительность труда за счет снижения утомляемости и влияния вредных факторов у трудящихся, выполняющих работу в статических позах (например, на сборочном производстве).

Основным требованием было обеспечение приседания оператора, позволяющего достать рукой до пола. Чтобы добиться таких углов нужен либо управляющий элемент c большим ходом, либо система рычагов. Это на порядок усложняло конструкцию. Поэтому  иностранные производители ограничили функциональность, чтобы не усложнять конструкцию. Надо признать, аппарат у них получился красивый и должно быть отвечающий требованиям к нему предъявляемым.

Отечественных аппаратов такого типа в настоящее время на рынке нет, а импортные аналоги ограничены в глубине приседания. 

Отечественный Экзоскелет

Пневмоцилиндр с большим ходом найти можно, но последующий анализ показал, что он не впишется в конструкцию. Пневмоцилиндр небольшого хода потребует больших моментов. Надо было начинать с кинематики. Силовым элементом экзоскелета был выбран пневмоцилиндр с рабочим давлением 10bar и ходом штока 80мм.

Для решения нашей задачи  угол между верхней (бедро) и  нижней (голень) частями экзоскелета должен быть 50°.

При первоначальном обсуждении проекта с заказчиком были исключены варианты с ползунами. Так же не подошел вариант с непосредственным перемещением нижнего рычага цилиндром небольшого перемещения (о чем упоминалось выше) из-за больших моментов.

В итоге была спроектирована кинематика с рычагами.

Следующим этапом стала необходимость регулировки экзоскелета под рост оператора 165-195 см.

Для этого потребуется регулировать длину нижней части (голень) и регулировать место посадки оператора.

Отечественный Экзоскелет

Изменять длину нижней части можно двумя способами: телескопически

Отечественный Экзоскелет

и преломляя рычаг.

При всей очевидности выбора телескопического регулирования, решение с преломлением рычага имеет место для размышления и при определенных задачах, есть вероятность развития этой темы и использования именно этой схемы.

Да, выбор был сделан в пользу телескопического механизма. Прорабатывались конструкции с прямоугольным и круглым сечением.

Отечественный Экзоскелет

Отечественный Экзоскелет

Как наиболее технологичное было выбрано круглое сечение.

Отечественный Экзоскелет

Отечественный Экзоскелет

Встал вопрос с фиксацией. Здесь тоже прорабатывались различные варианты:

Отечественный Экзоскелет

Остановились на фиксаторе. Качественное покупное изделие с каленным сердечником.

В дальнейшем фиксатор оправдал свое применение.

Отечественный Экзоскелет

Узлы крепления фиксатора и рычагов в конечном итоге решено было приваривать к основной конструкции. Разъемные соединения получались тяжелыми и громоздкими.

А кронштейн, на который крепиться пневмоцилиндр, посадочное место оператора и который выполняет роль бедра, наоборот, из сварного был переделан на цельный.

Отечественный Экзоскелет

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

 

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

Это только часть конструктивных решений, реализованных в данном изделии, при том, что все должно было соответствовать дизайну и эргономике.

В итоге был сделан экзоскелет, отвечающий всем требованиям заказчика.

Отечественный Экзоскелет

Отечественный Экзоскелет

Отечественный Экзоскелет

 

Если вам надо в определенный (короткий) срок найти решение неразрешимой задачи и получить рабочий прототип, то вам в «Карфидов Лаб». Ни что так не «стимулирует» творческий процесс, как подписанный договор с конкретными сроками.

В настоящее время экзоскелет проходит всесторонние испытания у заказчика, включая  испытания на рабочих местах реального производства.

Отечественный Экзоскелет

Karfidov Lab 62