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

 

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. Karfidov Lab

 

Как наиболее технологичное было выбрано круглое сечение.

 

 

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

Встал вопрос с фиксацией. Здесь тоже прорабатывались различные варианты:

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

 

Остановились на фиксаторе. Качественное покупное изделие с каленным сердечником.

В дальнейшем фиксатор оправдал свое применение.

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

 

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

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. Karfidov Lab

Отечественный Экзоскелет. Karfidov Lab

 

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

Работа выполнена по заказу компании «Полезные роботы» про поддержке Фонда Сколково https://www.exochair.com/

Karfidov Lab 540