Urządzenie wspomagajace chodzenie - napęd

[mufol]

Witam wszystkich serdecznie, jestem tu nowy

chce zaprojektować dla siebie urządzenie wspomagające prace mięśni przy ruchu po schodach, problemem są zbyt słabe prostowniki jednego kolana. Z wygladu mniej wiecej cos takiego jak pooperacyjna orteza kolana : , ale z napędem umieszczonym na wysokosci kolana. Miałby on za zadanie prostowac kolano w podczas wchodzenia po schodach oraz hamować zgięcie podczas schodzenia, a podczas chodu po płaskim terenie nie robić nic. Zakres kątowy ruchu - do 90°.

Jaki napęd najlepiej by się tu sprawdził ? (podobał mi się pomysł silnika krokowego, ale chyba zbyt duże siły będą tu działać aby móc go zastosować )

Jak poradzić sobie ze sterowaniem takim silnikiem, siłownikiem ? ( napęd włączałby się na podstawie sygnału z czujnika nacisku umieszczonego w podeszwie buta, a układ sterowania musiałby potrafić rozróżnić czy jest to wchodzenie czy schodzenie po schodach i odpowiednio zareagować wyprostem lub hamowaniem zgięcia )

Gdzie szukać odpowiedniego napędu ?

jestem w początkowej fazie pomysłu, nie znam się za bardzo na elektrotechnice i robotyce, więc poza odp na pytania prosiłbym również o przekierowanie mnie do artykułów, literatury, która pomoże się zorientować w temacie

__________

Komentarz dodany przez: Treker

[nanab]

Nie myślałeś o zwykłej sprężynie prostującej kolano? Proste egzoszkielety są do zrobienia w domowych warunkach, niestety protokół stosowany w systemie nerwowym nie jest zbyt prosty w obsłudze.

[mufol]

sprężyna odpada z dwóch powodów :

- wymaga silnych zginaczy kolana, które tez u mnie są osłabione , jednak mniej niz prostowniki

- działa cały czas, nie można jej łatwo odłączyć i zdjąć , a ja chce coś takiego że całe urządzenie mogę wyłączyć jakimś przyciskiem i będzie ono na nodze ale nie będzie przeszkadzac w chodzie po płaskim terenie czy innych czynnosciach

więc uprościmy trochę sprawę :

- układ sterowania nie musi rozpoznawać czy to wchodzenie czy schodzenie , napęd nie bierze udziału w hamowaniu zgięcia przy schodzeniu.

- urządzenie tylko i wyłącznie prostuje kolano przy wchodzeniu (gdy czujnik nacisku przekaże sygnał do układu sterowania to silnik/siłownik dokonuje pełnego wyprostu kolana)

to chyba już będzie do zrobienia, proszę o pomoc , na razie najbardziej zależy mi na znalezieniu odpowiedniego napędu

[marek1707]

Zapewne rozumiesz, że to właśnie napęd jest tutaj głównym problemem. Nie czujniki, nie podejmowanie decyzji i sterowanie tylko napęd i zasilanie. Jakiego momentu lub siły liniowej potrzebujesz? Możesz to oszacować? Gdy się przyglądam moim kolanom podczas wchodzenia na schody, to podejrzewam, że rozwijają ze 20kGm albo i więcej. To naprawdę bardzo dużo biorąc pod uwagę, że nie chcesz mieć na sobie skafandra mecho-podobnego. A kolana potrafią to robić szybko, w cyklach liczonych w setkach milisekund. Co temu podoła? Hydraulika? Może, ale problem z pompą, jej napędem i zasilaniem. Elektryka? Albo silnik będzie ważył kilka kg albo całość będzie się poruszać jak ślimak. Może to wystarczy, nie wiem, ale podstawowe wielkości powinieneś sobie przemyśłeś i móc oszacować. Z tego wyjdzie realizowalność tego projektu.

[mufol]

jezeli urządzenie ma podniesc moj ciezar ciala z kata zgięcia :

- 90° to potrzebne bedzie 243 Nm (24,7 kGm)

- 60° - 210 Nm ( 21,4 kGm )

- 45°, które teoretycznie wystarczą do normalnego wchodzenia po schodach - 171,8 Nm ( 17,5 kGm )

tyle jest potrzebne aby urządzenie przejmowało cały ciężar ciała , a ma tylko dość mocno wspomagać , więc będzie potrzebne załóżmy 60% tych momentów, wtedy zestawienie wyglada tak :

- 90° - 145,6 Nm ( 14,8 kGm )

- 60° - 126 Nm ( 12,8 kGm )

- 45° - 103,1 Nm ( 10,5 kGm )

wiadomo że prędkość pełnego wyprostu musi być bardzo duża , najlepiej ≈1s

sugeruje się tym ze nowoczesne kolana protezowe są zdolne do tego, aby umożliwić 100 kilowemu człowiekowi wejscie po schodach (z tego co sie orientuje napędem tam jest zazwyczaj siłownik hydrauliczny) , także powinny gdzieś istnieć napędy które podołają temu zadaniu

[marek1707]

No to moim zdaniem pneumatyka. Niewielka butla sprężonego powietrza, 2/4 siłowniki, kilka zaworków sterowanych elektrycznie i mały akumulatorek do zasilania elektroniki i zaworów. Lekko, cicho, elastycznie, bez wycieków i zapachu oleju, bez pompy i jej silnika itd.

Na pewno widziałem gdzieś siłowniki dające moment, coś jak silniki pneumatyczne z wkrętarek (a może to z przekładnią?) ale z ograniczonym zakresem ruchu do 90 stopni. Gdyby sjednak iłowniki liniowe, to trzeba będzie wymyślić konstrukcję podpierającą, przenoszącą posuw na ruch obrotowy - jak w prawdziwym kolanie Im bliżej osi obrotu tym będą potrzebne większe siły ale mniejsze przesunięcia. Musisz wybrać optimum. Na aukcjach i w sklepach jest pneumatyki ile dusza zapragnie. Poszukaj, zorientuj się w cenach, spróbuj oszacować koszta (bardzo tanie to nijak nie będzie) i narysować przymiarkę do kinematyki.