طراحی بیومکانیکی اگزو اسکلتون اندام تحتانی برکلی (BLEEX)
چکیده
وسایل نقلیه چرخ دار اغلب قادر به انتقال مواد سنگین در مناطق صعب العبور و یا بالا بردن از پلکان ها نمی باشند. اگزو اسکلتون های اندام های پایینی مکمل با هوش انسانی دارای قدرت و دوام جفت پای رباتیک قابل پوشیدن هستند که قادر به تحمل وزن بار می باشند.. این مقاله به خلاصه سازی طراحی و تحلیل اگزواسکلتون اندام پایینی برکلی BLEEX می پردازد. BLEEX مبتنی بر ریخت شناسی انسانی دارای 7DOF در هر پا می باشد که چهار مورد از آن ها توسط محرک های هیدرولیکی خطی کار می کنند. انتخاب DOF، ابعاد طراحی سخت افزاری حیاتی و اندازه گیری عملکرد اولیه BLEEX مورد بحث قرار می گیرد.
1-مقدمه
اشیای سنگین معمولا توسط وسایط نقلیه چرخ دار جا به جا می شوند. با این حال بسیاری از محیط ها نظیر دامنه های سنگلاخی و پلکان ها، موجب شده اند تا موانع و چالش های معنی داری برای وسایل نقلیه چرخ دار ایجاد شود. در این شرایط، نقل و انتقال و جا به جایی از طریق پا یک روش جذاب حمل و نقل است زیرا پاها قادر به سازگاری با طیف وسیعی از شرایط زمینی ناهموار و نامطلوب می باشند.اگزو اسکلتون اندام های پایینی، اولین سیستم رباتیک قابل کارکرد در شرایط بیرونی و میدانی است که می تواند توسط اپراتور پوشیده شده و از این روی قابلیت حمل بار های سنگین را با کم ترین نیروی لازم در طیف وسیعی از زمین ها و محیط ها دارد. این کار از طریق چهار خصوصیت بحرانی انجام می شود: یک طرح کنترلی جدید، باطری های فشرده با قدرت و توان بالا، پروتوکل ها و ابزار های الکترونیکی ارتباطی خاص و یک ساحتار طراحی که برای کاهش و پیچیدکی و مصرف برق استفاده می شود. این مقاله بر معماری و ساختار طرح تاکید دارد. BLEEX متشکل از دو پای شبیه پای انسان باطری خور و فریم شبیه کولی پشتی است که بر روی آن طیف وسیعی بار ها را می توان قرار داد(شکل 1). BLEEX قابلیت حمل بار از طریق پا را دارد که توسط فعل و انفعال های انسانی هدایت می شود اما به جای استفاده از یک رسانگر فعال،BLEEX همانند یک جفت پای انسان عمل می کند که تحت نیروی انسان به حرکت در می اید. با ترکیب قابلیت های استحکام و مقاومت رباتیک ها با هوش هدایتگر و سازگاری انسان، BLEEX امکان حمل بار های سنگین را در مناطق صعب العبور، بدون ساختار و غیر هموار می دهد. کاربرد های احتمالی دیکر آن شامل کمک به سربازان، کارکنان امدادو نجات، اتش نشانان، و دیگر پرسنل اورژانس برای حمل بار های سنگین بدون هر گونه فشار آوردن به بار مربوطه می باشد.
Abstract
Wheeled vehicles are often incapable of transporting heavy materials over rough terrain or up staircases. Lower extremity exoskeletons supplement human intelligence with the strength and endurance of a pair of wearable robotic legs that support a payload. This paper summarizes the design and analysis of the Berkeley lower extremity exoskeleton (BLEEX). The anthropomorphically based BLEEX has 7 DOF per leg, four of which are powered by linear hydraulic actuators. The selection of the DOF, critical hardware design aspects, and initial performance measurements of BLEEX are discussed.
I. INTRODUCTION
HEAVY objects are typically transported by wheeled vehicles. However, many environments, such as rocky slopes and staircases, pose significant challenges to wheeled vehicles. Within these settings, legged locomotion becomes an attractive method of transportation since legs can adapt to a wide range of extreme terrains. Berkeley’s lower extremity exoskeleton (BLEEX) is the first field-operational robotic system that can be worn by its operator and provides the ability to carry significant loads with minimal effort over any type of terrain. This is accomplished through four critical features: a novel control scheme, high-powered compact power supplies, special communication protocol and electronics, and a design architecture to decrease the complexity and power consumption. This paper focuses on the design architecture. BLEEX comprises two powered anthropomorphic legs, a power supply and a backpack-like frame on which a variety of heavy payloads can be mounted (Fig. 1). BLEEX provides load-carrying capability through legged locomotion guided by human interaction; but instead of actively “driving” the vehicle, BLEEX shadows the operator’s movement as he/she “wears” it like a pair of artificial legs. By combining the strength capabilities of robotics with the navigational intelligence and adaptability of humans, BLEEX allows heavy loads to be carried over rough, unstructured, and uncertain terrains. Possible applications include helping soldiers, disaster relief workers, wildfire fighters, and other emergency personnel to carry major loads without the strain typically associated with demanding labor.
چکیده
1-مقدمه
2- پیش زمینه
3- کنترل اگزواسکلتون
4- درجات آزادی
داده های تحلیل حرکتی بالینی
الف: طراحی توسط بیولوژیکال آنالوژی ( یا مقایسه بیولوژیکی)
ب: قوزک
ج: زانو
د: مفصل ران
5 دامنه حرکت
6.انتخاب محرک و تعین اندازه آن
7.تحلیل توان
8.طراحی بلکس
الف: طراحی پا
ب: طراحی ساق و ران
ج.طراحی بالا تنه
د.طراحی نهایی
9.عملکرد اندازه گیری شده آزمایشی
10.نتیجه گیری و کار های آینده
Abstract
I. INTRODUCTION
II. BACKGROUND
III. EXOSKELETON CONTROL
IV. DEGREES OF FREEDOM
V. CLINICAL GAIT ANALYSIS (CGA) DATA
A. Design by Biological Analogy
B. Ankle
C. Knee
D. Hip
VI. RANGE OF MOTION
VII. ACTUATOR SELECTION AND SIZING
VIII. POWER ANALYSIS
IX. BLEEX DESIGN
A. Foot Design
B. Shank and Thigh Design
C. Torso Design
D. Final Design
X. EXPERIMENTALLY MEASURED PERFORMANCE
XI. CONCLUSION AND FUTURE WORK
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه