چگونه یک اسکلت بیرونی طراحی کنیم ؟

یک اسکلت بیرونی باید سبک، جمع و جور، قدرتمند، قابل اعتماد و با قابلیت کاربری آسان باشد. هر کدام از توسعه‌دهندگان و شرکت‌های سازنده اسکلت‌های بیرونی در سراسر جهان، در یکی یا تعدادی از ویژگی‌های بیان شده به درجه‌ای از موفقیت رسیده‌اند. برای آشنایی با جنبه‌های متنوع طراحی اگزواسکلتون، با مجله‌ی فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

مکانیک

طراحی و تقلید از راه رفتن انسان با کمک سامانه‌های مکاترونیک، چالش بزرگی برای مهندسان مکانیک و مکاترونیک به شمار می‌آید. ساختار و اسکلتی که پشتیبان بدن کاربر است باید تا حد امکان سبک باشد. از سوی دیگر، این ساختار باید قابل اعتماد و مقاوم باشد. هر کیلوگرم اضافی از وزن اسکلت بیرونی بر سیستم درایو دستگاه تاثیر دارد. بنابراین، از مواد کربنی برای ساخت اسکلت بیرونی استفاده می‌شود. افزون براین، عرض دستگاه باید به اندازه‌ای باشد که کاربر بتواند به راحتی و بدون مشکل از درب ورودی عبور کند.

سیستم درایو

سامانه‌ی‌ درایو شامل موتور و چرخ‌دنده باید گشتاور بالایی فراهم کند چون نیروهای بزرگی در حین استفاده از دستگاه به خصوص زمان بالا و پایین رفتن از پله‌ها موردنیاز است. از سوی دیگر، به دینامیک و پویایی بالایی نیاز است چراکه به دلیل تغییر جهت حرکت راه رفتن، موتورها باید به طور پیوسته جهت چرخش را تغییر دهند. ویژگی نهایی، فشرده بودن طراحی دستگاه است به گونه‌ای که فضای کمی را اشغال کند.

رابط کاربری

حرکت دستگاه باید به طور کامل تحت کنترل کاربر باشد. بنابراین، کنترل‌های حرکتی باید از نظر بصری از طراحی ساده‌‌ای برخوردار باشد و همچنین به آسانی قابل دسترسی باشد. از سوی دیگر، برای اینکه باید نیروی بزرگی به دستگاه وارد شود و همچنین به پوست کاربر آسیب وارد نکند، طراحی دستگاه باید برای پاها و بدن هر کاربر به صورت جداگانه تنظیم شود.

عملکرد دستگاه بر اساس تجربه کاربر

به طور حتم، مهم‌ترین نکته‌ی طراحی اسکلت بیرونی، چگونگی عملکرد آن در عمل است. عملکرد اسکلت بیرونی در عمل در مرحله‌ی نخست به کاربر بستگی دارد که به دستگاه عادت کند. همچنین کاربر باید چگونگی استفاده از دستگاه را برای دستیابی به بهترین بازدهی یاد بگیرد. برخی از افراد به قدرت و برخی به تکنیک تکیه می‌کنند. در هر دو حالت، کاربر به آموزش زیادی نیاز دارد.

درجه‌ی آزادی

اسکلت بیرونی چند درجه‌ی آزادی باید داشته باشد؟ این یک پرسش پیچیده است. برخی از طراحان و توسعه‌دهندگان اسکلت بیرونی، دو درجه‌‌ی آزادی را برای هر پا انتخاب می‌کنند. بنابراین تنها ناحیه‌ی لگن و زانوها حرکت می‌کنند. از مزایای دو درجه‌ِ آزادی می‌توان به سبک بودن، سامانه‌ی دایت ساده‌تر و خطای کمتر اشاره کرد.

با سه یا چهار درجه‌ِ آزادی، حرکت‌های جانبی یا حرکت مچ پا را در اسکلت بیرونی خواهیم داشت. در این حالت، کاربر آزادی حرکت بیشتری دارد. همچنین پایداری و ثبات دستگاه در سطح ناهموار افزایش می‌یابد. هرچه درجه‌ِ آزادی بیشتر باشد، پیچیدگی سیستم و وزن دستگاه افزایش می‌یابد. طول عمر باتری نیز با مصرف انرژی بیشتر کاهش پیدا می‌کند.

نرم‌افزار

در نگاه نخست به نظر می‌رسد هرچه درجه‌ی آزادی کمتر باشد، طراحی دستگاه آسان‌تر است. اما در واقع، پیچیدگی پیاده‌سازی اسکلت بیرونی بیشتر خواهد بود. دلیل این امر آن است که انواع حرکت‌ها باید کنترل شوند وبا ویژگی‌های ایمنی از آسیب‌ها جلوگیری شود. از سوی دیگر، اسکلت بیرونی باید با توجه به کاربر توسعه یابد. تنها با به کارگیری یک ساختار نرم‌افزاری مناسب، طراحی دستگاه امکان‌پذیر است.


بیشتر بخوانیم:

>>تغییر عادت های کاری با پوشیدنی هوشمندی که خستگی عضلات را کاهش میدهد
>>ایمپلنت مغزی چگونه بینایی را به نابینایان باز می گرداند ؟
>>۸ پروژه‌ نویدبخش چاپ سه بعدی ارگان های بدن انسان


منبع:roboticstomorrow

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *