Экзоскелет, концепция

[phys]

Ioan_Revan

(Оффтоп)

Да полно вузов где учат технарей. Тот же МГТУ им. Баумана, ничего лишнего, научат как раз тому чему нужно. Детали машин, теория механизмов и машин, теоретическая механика, сопротивление материалов, механика жидкости и газа, электротехника, и тд..

[avtonom]

реклама удалена // photon

[Justsinner]

ququ в сообщении #547596 писал(а):

интересно, а есть команды, кто занимается проектированием этих штук, может быть даже в России?

Есть, но они на столько малы и незначительны а результаты безуспешны что их как минимум не офишируют.

-- 18.04.2012, 16:49 --

planetis в сообщении #555159 писал(а):

Всем доброго времени суток. Я новичек в данной теме. Но все таки на первый взгляд есть одна самая существенная проблема. Это питание устройства. Я читал статьи про зарубежные разработки и вся их работа упиралась на отсутствие энергоемких систем питания либо на слишком большие габариты. Какие могут быть теории по созданию полноценного автономного ЭС?
Заранее прошу прощения за вопрос если не по теме...

Есть способы, один с подвесным кабелем я уже описал. Также в перспективе топливные ячейки, но я туговато предсталяю будут ли они по мощности соответствовать тому же кислотному аккумулятору. мина атомная станция - никто и никогда такую штуку в лёгкую конструкцию не внедрит. Слишком малы куски топлива и стержни контролирующие распад. Слишком большое выделение тепла и слишком тонкий слой изоляции изотопов(не помню как правильно) тоесть приличная часть радиации будет вылетать наружу так как её нечем будет удерживать. Повторюсь про экономию. Тоесть самый на мой взгляд экономичный способ трачи энергии это оптимизация её потребления и превращение минуса в плюс при каждой даже малейшей возможности.

-- 18.04.2012, 17:00 --

Starsomi2 в сообщении #555752 писал(а):

Всем доброго времени суток, тема заинтересовала меня очень давно но я все не решался даже задуматься о ней пока не попал на этот форум, теперь хочу поделится пару соображениями.

- Не стоит делать его гидравлическим (мой отец работает на тракторе, там большинство действий делается гидравликой, это обуславливается ее мощностью, и сделано в основном для создания очень большой грузоподъемности) лучше использовать для этого пневматику тем более она затрачивает на много меньше электро. энергии

- На счет автономности электро. оборудования самая интересная тема это динамо машины ну и конечно же оптимизация расходов экзо-скелета.

Специально для Justsinner мне очень понравилась ваша система управления, но увы все мы люди и есть другой способ правда нуждающийся в доработке, один из них это обычное нажатие на кнопки к примеру зажимание клавиш под всеми 5ю или 3мя пальцами, что по моему будет проще реализовать ( то есть к примеру стандартная тяга разгибает фаланги экзо-скелета, а при нажатие на кнопки под пальцами человека происходит сгибание (пример поднятие окна на свеклоподъемнике в машине))
так же слышал о датчиках которые срабатывают на импульсы человека).

P.S. Justsinner надеюсь на дальнейшее сотрудничество, и не в коем случае не примите мои комментарии за критику.

...Продолжу...

1) Использовал микроконтроллер Ардуин ( в двух - словах: исполнительный процессор, может исполнять любые запрограммированные манипуляции, то есть к примеру /если на датчик входит 0 тогда не чего не делать/ а /если на датчик входит сигнал 1 тогда подать на пневмо-цилиндр 1 секунду кислорода (что даст сдвинутся ему на 1 см)/ и так далее /если на датчик входит сигнал N тогда подать на пневмо-цилиндр N секунду кислорода (что даст сдвинутся ему на N см)/ ...Просто пример его использования...

2) Дома лежит пневмо-распределитель: его задача /если микроконтроллер подает сигнал N то он просто должен открыть клапан на N секунд.

3) Пневматика постоянно сбрасывает лишний кислород из за этого придется устанавливать компрессор /я встречал автомобильный вариант на 5 атмосфер питающийся от 12 вольт и не затрачивающий много мощности/ (так же думал о создании цикла дабы не выкидывать лишний кислород, но это так и осталось не обдуманным)

4) пневмо-целиндры... ну теперь самое интересное /нашел цилиндры разных размеров и направлений (размеры от 3 см, попадался цилиндр повторяющий поворот как запястья руки) вообще тут я проблем так и не заметил.

...Задача...
Хочу сделать экзо-скелет но пока только руки (не хочу просто с танка начинать) как корпус решил использовать стекловолокно и эпоксидную смолу (в общем пустотелое папье маше) внутри которого и будут все цилиндры.

За ранее извиняюсь ибо написал много не понятного текста, да и толком нечего не продумал, надеюсь на понимание и советы.

О себе:
А тут чуточка о себе вдруг кому понадоблюсь, мне 18 лет учусь на факультете математики и информатики немного знаю языки программирования, занимался созданием гром пушки(ну это только для отца, промышленности не было).
Собираюсь попробовать собрать экзо-скелет, пью кофе, жду ответы...

Что лучше-гидравлика или пневматика?
Плюссы пневматики - не нужно бояться утечки сжимаемого газа, скорее всего это будет обычный вздух.
Чистота - без утечки не испачкается ни пилот ни каркас ни приборы
Возможно меньшие энергозатраты.
Минусы - меньшая плотность сжимаемого вещества
Отсутствие видимости какой либо утечки через трещину
Большие объёмы нужно перекачивать чем в гидравлике

Гидравлика
Плюсы - всё поперёк минусов пневматики но дополню
- большая плотность сжимаемого вещества и как следствие большие энергозатраты, НО! по принципу лебёдки это можно компенсировать скоростью.
Также - гидравлические элементы при том же усиллии как у пневматических будут компактнее.
Трещина будет видна на гидравлике сразу, по подтёкам и её легче будет найти и устранить.
Минусы - возможны большие энергозатраты
При утечке падение общей мощности вплоть до нуля за счёт расходования и\или опустошения резерва.
Больший вес, но как я сказал с меньшими габаритами.

Вроде пока всё.
На мой взгляд маленькая гидравлическая пимпочка сможет сделать то же что вдвое большая размером пневматическая. Да и на сколько понимаю, пневматику вакуумным насосом(который считаю оптимальным решением как серддце в человеке) особо не нагнетёш или может я не видел вакуумников для газа.

Далее если есть желании проаргументирую по подвижности конечностей и куда их не стоит двигать ни при каких условиях.

-- 18.04.2012, 17:02 --

phys в сообщении #555761 писал(а):

Расчет, расчет и только грамотный расчет даст ответ на вопрос, возможно ли все это реализовать. Пока это только стена слов.

Пожалуйста, однажды я не прогадал, в минусе скорость но результат есть и она работает. Ты наверное имел в виду рентабельность или что то в этом духе. По тому что только рентабельное изделие, которое окупает в 2-3 раза свои затраты имеет шанс на существование. Неважно усилие то цена или энергопотребление, всё оно одно и может быть выражено в денежном эквиваленте.

-- 18.04.2012, 17:05 --

Starsomi2 в сообщении #555773 писал(а):

Хочу добавить... наверно уже надоел, предлагаю подумать над технологией использованной в "графическом планшете" для управления /там задумка такая очень интересная Пример: когда перо ручки висит в 5мм от область планшета то просто перемещается курсор, а когда происходит нажимание то он начинает рисовать и причем чем сильней жмешь тем больше линия, считаю это можно хорошо использовать (не хочется изобретать колесо, может кто сможет найти подобный датчик в сети) считаю что на это можно обратить внимание/

-- 03.04.2012, 23:55 --

phys в сообщении #555761 писал(а):

Расчет, расчет и только грамотный расчет даст ответ на вопрос, возможно ли все это реализовать. Пока это только стена слов.

А я считаю тут больше практики надо, расчеты делать в этой сфере очень сложно (как математик говорю) жили бы все в одном месте, гараж свободен, пробуй... и еще раз пробуй.

В графическом планшете - читай о ёмкостном сенсорном экране, принцип тот же, но это всётаки реакция на электропроводность прикасаемого предмета. Я же за то чтобы маленький датчик измерялдавление человека на себя а гидравлика превращала это давление в ноль. Ты наверное не думал как отреагируте планшет при падении экзоскелета. У меня есть предположение что позвоночник первого пилота будет сломан.

-- 18.04.2012, 17:08 --

Starsomi2 в сообщении #555773 писал(а):

Хочу добавить... наверно уже надоел, предлагаю подумать над технологией использованной в "графическом планшете" для управления /там задумка такая очень интересная Пример: когда перо ручки висит в 5мм от область планшета то просто перемещается курсор, а когда происходит нажимание то он начинает рисовать и причем чем сильней жмешь тем больше линия, считаю это можно хорошо использовать (не хочется изобретать колесо, может кто сможет найти подобный датчик в сети) считаю что на это можно обратить внимание/

-- 03.04.2012, 23:55 --

phys в сообщении #555761 писал(а):

Расчет, расчет и только грамотный расчет даст ответ на вопрос, возможно ли все это реализовать. Пока это только стена слов.

А я считаю тут больше практики надо, расчеты делать в этой сфере очень сложно (как математик говорю) жили бы все в одном месте, гараж свободен, пробуй... и еще раз пробуй.

Вся сложность в количестве. Основа - сложение умножение и деление. Если систематизировать расчёты и при этом брать отдельно малые части а затем из результатов крупные то при правильном подходе будет не сложнее чем школьная задача за пятый класс повторённая множество раз с числами зависящами от уже решённых задач.

-- 18.04.2012, 17:22 --

phys в сообщении #558442 писал(а):

Ioan_Revan в сообщении #556734 писал(а):

На счет источника энергии.
А вообще я думаю в ближайшее время хорошо подходящего источника энегрии не будет. Не переносной подходящий вариант, но такой экзоскелет не подойдет под множество задач. Идеальным источником была бы атомная энергия, но в ближайшее время его врят ли уменьшат до нужных размеров. (хотя наверника знающие люди скажут что я просто в компьютер переиграл) Но другого выхода я не вижу.

Атомная энергия? Вы представляете себе что такое ядерный реактор?

Цитата:

А я считаю тут больше практики надо, расчеты делать в этой сфере очень сложно

Да ладно?
У боингов есть такая инересная особенность, если на их двигатели из окошка смотреть во время полета, их ворочает так, как будто вот вот оторвет, сложно себе представить как у них вобще вектор тяги сохраняется при таком режиме полета. На самом деле все гениально просто, двигатель закреплен за три точки крыла, колебания которых, складываясь с колебаниями самого двигателя в сумме дают постоянную его ориентацию относительно вектора движения самолета.
Вы не представляете столько там матана, и ничего, считают. А тут экзосклете, и судя по рассуждением сидящих тут, он на коленке собирается, и для изготовления хватит токарно-револьверного станка.

Господа, я собираю сейчас стойку под зеркало для телескопа, вы не представляете сколько даже в такой маленький и статической конструкции из трех узлов нюансов, даже не требующих никакого силового расчета, и все равно проблем уйма чтобы довести до ума. А у вас экзоскелет, с атомным источником питания, в гараже... Хватит уже быть детьми. Получите хорошее инженерное образование, тогда и рассуждайте.

Я знаю как можно собрать фиксированную стойку для телескопа в котрой каждая нога и все вместе будут регулируемыми и при этом матан и инженерия не потребуется толком, сварка станок и дрель всё решат. Но тут мозга много прикладывать не пришлось, у тебя же не радиотелескоп с автоматической регуляцией азимута поворота и угла наклона?

[Justsinner]

Starsomi2 в сообщении #555752 писал(а):

Специально для Justsinner мне очень понравилась ваша система управления, но увы все мы люди и есть другой способ правда нуждающийся в доработке, один из них это обычное нажатие на кнопки к примеру зажимание клавиш под всеми 5ю или 3мя пальцами, что по моему будет проще реализовать ( то есть к примеру стандартная тяга разгибает фаланги экзо-скелета, а при нажатие на кнопки под пальцами человека происходит сгибание (пример поднятие окна на свеклоподъемнике в машине))
так же слышал о датчиках которые срабатывают на импульсы человека).

P.S. Justsinner надеюсь на дальнейшее сотрудничество, и не в коем случае не примите мои комментарии за критику.

Я тоже думал о клавишах или датчиках, пришёл к выводу что ето фигня. Не сочти за критику. Почему - по тому что тросиками с кольцами я думал синхронизировать максимально возможное усилие и давление с внешней стороны руки экзоскелета с рукой человека. Тоесть чтобы сила кистей и пальцев рук увеличивалась но и пропорционально прилагаемому усилию и давлению на пальцы экзоскелета дать сопротивление троса на пальцы руки.
Как бы ещё проще объяснить...
Ты сжимаеш эспандер кистевой, представь его. Чем сильнее ты его жмёш тем сильнее он сопротивляется и давит на твои пальцы. Вот это давление по мат.формуле вычисляя переносим с помощью тросиков да колец закреплённых на пальцах человека на эти самые пальцы, которые более менее свободно можно будет двигать внутри руки экзоскелета, а не держать в постоянном контакте с кнопками. Можно будет почуствовать хоть не спичку в руке, но отвёртку точно, а не в слепую сгибать и разгибать клешни. В моём понимании отличие пальцев от клешней именно в чувствительности.

[Justsinner]

Это уже конечный вариант размещения и формы корпуса и подвижных частей концепта экзоскелета.
На первом кадре как видно размещение соединений частей каркаса.
Предполагается, что в соединении использовать следует самоустанавливающиеся радиальные шариковые подшипники, а само соединение выполнить обыкновенными болтами, с замком на шляпку, чтоб не раскручивался.
Синие линии с точками не что иное как схема размещения датчиков давления человеком на экзоскелет изнутри, в наиболее оптимальном количестве.
Соединения на плечах и в области тазобедренного сустава анатомически правильны и предполагается что они не будут сковывать движения человека при правильной подгонке размера.
Предполагается что сам каркас может быть выполнен из пяти гладко спаянных трубок диаметром около сантиметра или из цельного металла с проделанными в нём туннелями. Через внутренние трубки можно протянуть провода, трубки для жидкости и металлический трос, не используя сами трубки как по назначению проводить вещества, чтобы можно было неисправную заменить без замены всей детали.
Металлический трос протянуть через трубку можно чтобы раскручивать генератор на постоянном магните или электромагнитный по принципу фонарика с динамомашинкой, который при каждом толчке рычага её раскручивал. Таким образом каждое движение может стать ускорителем раскручивающим генератор.
В коленях лучше применить самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник, Он больше выдержит нагрузки.
Соединения в области поясницы не позволят повернуть туловище в право - в лево без его наклона тела в сторону, да нам это и не надо.

-- 27.04.2012, 17:37 --

В сравнении с предыдущими концептами, конструкция облегчена и более подробно изображена, так как он не имеет цель перенос огромных по размеру грузов на подобии рюкзака, всё полезное пространство на спине может занять гидравлический привод и литий полимерные АКБ , в количестве пары тройки штук с мини генератором. При грамотном подходе хватит на пару часов работы, но количество не ограничено. Гидроцилиндр сгибающий руку размещается на внешней стороне руки, по сему мы его не наблюдаем в изображении, думаю фантазии дорисовать хватит.
Как я писал, управление за счёт клапанной батареи из трёхканальных клапанов с выборочным уровнем перекрытия отверстий. Достаточно будет 8 уровней ширины зазора.
Для усиления кистей рук, достаточно будет одного гидроцилиндра, соединённого с металлическими напёрстками на каждом пальце, само соединение в области второй фаланги. Рука при этом станет чемто вроде совокупности подвижных крючьев, а нагрузка с пальцев перейдёт на гидроцилиндр и тросы. Крепление в области второй фаланги наиболее оптимально для зацепа тяжёлого предмета, объёмом охвата рук. Самое не простое тут - отслеживать уровень натяжения троса, чтобы регуллировать уровень давления в гидроцилиндре автоматически.

[cherepyiiika]

Добрый день всем.В этом деле я конечно чайник ,но вот читал статью в которой рассказывали про полимер сделанный в MIT у которого есть очень интересное свойство.При подаче небольшого электроимпульса данный полимер сжимается в гармошку.Он позволяет поднимать груз свыше 100 кг .Дать ссылку не просите читал давно))
Кому интересно поищите.В статье прототип экзоскелета был,правда что-то он похож на костюм из игры crysis .Но мне кажется что с такой технологией можно было бы сделать экзоскелет

[vlad213]

Существует много различных идей по поводу экзоскелета,но все они основаны на питании,у меня же идея наоборот, сделать экзоскелет увеличивающий силу человека хотя бы в 2-3 раза, но без внешних источников питая, за счёт мускульной силы человека

[Justsinner]

vlad213 в сообщении #570422 писал(а):

Существует много различных идей по поводу экзоскелета,но все они основаны на питании,у меня же идея наоборот, сделать экзоскелет увеличивающий силу человека хотя бы в 2-3 раза, но без внешних источников питая, за счёт мускульной силы человека

не выйдет. смотрим на лебёдку - малая шестерня крутит большую, это даёт меньший путь проходимый меньшей шестернёй за оборот с меньшим приложением усилий. Если по таким принципам получить механихм увеличивающий силу человека, то ему прийдётся барахтаться как таракан на сковородку чтобы достичь обычной скорости. Сила заменится выносливостью и только выносливые люди смогут такой бурдой пользоваться. Есть ещё такая штука как усталость - она может быть локальной или распространяться на всё телол целиком, это значит что один и тот жу груз можно нести на ногах или половиной тела и устать по разному. На ногах - легче, также нагрузку можно будет распределить чтобы большая часть её приходилась на скелет а не на мышци, тока такая конструкция даст усиление в полтора раза максимум и будет оно выражаться в меньшей усталости. Максимум где её применят - в медицине, для атрофированных.

[Starsomi2]

Это на много сложней чем предполагалось. Перелопатил очень много литературы по поводу датчиков... много интересного но вот вопрос с тем использовать пневматику или гидравлику остается насущным ибо в пневматической системе надо каким то образом держать постоянно высокое давление - общался с инженером сказал что можно использовать компрессор но при этом он должен быть не на столько маленьким как бы хотелось... но при этом в гидравлике тоже есть свои сложные аспекты... в общем остановился на пневматике сейчас хочу протестировать систему без био инженерии // Просто с клавиатуры нажимаю кнопку чем дольше жму тем сильнее выдвигается поршень вперед, как только отпускаю кнопку он начинает возвращаться обратно// тут скорей тест на как это будет работать...

[Justsinner]

Starsomi2 в сообщении #571053 писал(а):

Это на много сложней чем предполагалось. Перелопатил очень много литературы по поводу датчиков... много интересного но вот вопрос с тем использовать пневматику или гидравлику остается насущным ибо в пневматической системе надо каким то образом держать постоянно высокое давление - общался с инженером сказал что можно использовать компрессор но при этом он должен быть не на столько маленьким как бы хотелось... но при этом в гидравлике тоже есть свои сложные аспекты... в общем остановился на пневматике сейчас хочу протестировать систему без био инженерии // Просто с клавиатуры нажимаю кнопку чем дольше жму тем сильнее выдвигается поршень вперед, как только отпускаю кнопку он начинает возвращаться обратно// тут скорей тест на как это будет работать...

Именно по этому в пневматике используют вот этоhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D1%83%D1%88%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BC%D1%8B%D1%88%D1%86%D1%8B
Но усилие не велико, скорость тоже маловата, по тому и не особо это эксплуатируют.

-- 15.05.2012, 14:48 --

А чтобы не нагнетать давление постоянно дёшево и сердито используют клапаны.

-- 15.05.2012, 14:54 --

Так же, не думаю что насос будет больше компрессора размером.
Не думаю что давление будет меньше, а если сравнить гидравлический и пневматический приводы с одинаковым усилием гидравлика будет компактнее.

[SheleZYAkA]

вот какбы рука,
меня тоже интересует тема экзоскелета, точнее эхолёта(подобия), Сергей 24 года
вот несколько нюансов о коих я думал, привода.. остановился на гидравлике, энергетическая установка, что касаемо онной жаль что ядерные батарейки не продают гражданским)) вот мой вариант задумки, бензогенератор на спину эхолёта..
параметры генератора 70х40х35см, 4х тактный ДВС обьёмом 175кубических сантиметров, мощность установки 9кВт, я думаю нормально для 40килограмм веса, размеры можно уменьшить в двое, убрав всё лишнее,
задумка такова, гидронасос с электро приводом мощностью 4кВт, остальная энергия расходуется на бортовую электронику, датчики , ЭВМ, управление клапанами.
вот http://www.tk-ines.ru/products/gidravli ... ostantsii/ магазин гидравлики, в планах улажиться в росте 2.5-3метра

[Justsinner]

SheleZYAkA в сообщении #581961 писал(а):

вот какбы рука,
меня тоже интересует тема экзоскелета, точнее эхолёта(подобия), Сергей 24 года
вот несколько нюансов о коих я думал, привода.. остановился на гидравлике, энергетическая установка, что касаемо онной жаль что ядерные батарейки не продают гражданским)) вот мой вариант задумки, бензогенератор на спину эхолёта..
параметры генератора 70х40х35см, 4х тактный ДВС обьёмом 175кубических сантиметров, мощность установки 9кВт, я думаю нормально для 40килограмм веса, размеры можно уменьшить в двое, убрав всё лишнее,
задумка такова, гидронасос с электро приводом мощностью 4кВт, остальная энергия расходуется на бортовую электронику, датчики , ЭВМ, управление клапанами.
вот http://www.tk-ines.ru/products/gidravli ... ostantsii/ магазин гидравлики, в планах улажиться в росте 2.5-3метра

А почему тогда не использовать бензиновый двигатель не как генератор а как привод для гидравлики. Тобиш не электромоторчиком крутить насос, а сразу движком односкоростным - меньше акумуляторов, объёмней бензобак.
Датчики много не израсходуют, компьютер - тупейшего хватит с головой.
Основной расход электричества висит на приводе.
С бортовой электроникой проблема, тут нужен инженер с программатором и программист системный, чтобы контроллер замутить и прочие прибамбасы.

[SheleZYAkA]

ну какбы тоже вариант, тогда на насос повесить киловатный генератор на 24 вольта


-- 07.06.2012, 23:15 --

ну с электроникой и программированием на ТЫ редиска проблем тут на возникнет, а вот с железом
стальная конструкция тяжела, единственный видимый вариант для меня дюраль, отливать в слитки нужного размера и вырезать на фрезере

[Justsinner]

SheleZYAkA в сообщении #582056 писал(а):

ну какбы тоже вариант, тогда на насос повесить киловатный генератор на 24 вольта


-- 07.06.2012, 23:15 --

ну с электроникой и программированием на ТЫ редиска проблем тут на возникнет, а вот с железом
стальная конструкция тяжела, единственный видимый вариант для меня дюраль, отливать в слитки нужного размера и вырезать на фрезере

А по мне так лучше стальные трубки используй. Вес окажется в выйгрыше, а потря прочности будет не значительной.

-- 07.06.2012, 21:09 --

Два обруча правильного диаметра, один вписывая в другой согнуть по форме а концы под пресс на сплющивание. Места стыка можно приварить, а сплюснутые концы укрепить гофром и приварив почти также гофрированную шаёбочку из материала по прочнее. Как раз гофр может послужить канавой для подшипника, а шаёбочка симпатишным фиксатором крепления, чтоб не в сплющенные трубки болт упирался. Как я писал выше - трубчатый каркас отлично подходит для размещения в нём полезностей типо проводов и трубок. Шоб не торчало\висело\телепалось и занимало лишнее пространство а было компактно протянуто во внутрях.
Остаётся только расчитать прочность материала для трубок, их диаметр, толщину и диаметр\длины окружностей обручей.

[SheleZYAkA]

непойму как трубки использовать?

-- 08.06.2012, 16:39 --

я тут прорисовку начал делать что-то получается