2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней. На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.
 
 Экзоскелет, концепция
Сообщение06.01.2012, 23:19 


06/01/12
50
Возможные проблемы-сильное усложнение, неопределённость в выборе движущей силы и источника питания.

Как можно реализовать экзоскелет.
Чтобы он был дико силён следует как я понимаю остановиться на гидравлике.
Чтобы работала гидравлическая система нужны:
-прочный и подвижный каркас
-минимально необходимый набор гидравлических поршней(назову их "мышцами")
-два вакуумных(или неочень) насоса, две барокамеры с системой клапанов соединённые трубкой.
-трубки, способные выдержать высокое давление.
-источник питания
Чтобы управлять системой клапанов:
-Небольшой дохлый компьютер
-около 30 датчиков с семью(например) степенями пропорциональными степеням открытости клапанов
-специальная программа способная считать состояния датчиков и отправить соответствующие команды клапанам.
Для чего всё это нужно:
-"мышцы" и каркас собственно это весь опорнодвигательный аппарат.
-вакуумные насосы. почему два? чтобы один увеличивал давление в барокамерах трубах и мышцах, а второй уменьшал.
-барокамеры соединённые трубкой. в одной давление увеличивать во второй понижать, а трубку оснастить клапаном открывающимися только в двух случаях:выравнивание давления, обеспечение холостого хода жидкости.
-клапаны. это простая и эффективная система управления, которая будет зависеть от давления в барокамере и управления компьютером. повышая давление в барокамере открыв клапаны каналов "напрягаемых мышц" позволит осуществлять те или иные действия повышая давление на гидравлические поршни, двигая части скелета(каркаса).
-датчики, почему примерно тридцать?по две на стопы, по три на ноги, по шесть на руки и 4 для спины. как их расположить? против движения конечностей. чтобы выдвигаемая вперёд нога давила изнутри на экзоскелет и на датчик на внутренней его стороне. далее объясню почему именно так.
-компьютер с программой. главная задача компьютера и программы сделать так, чтобы датчики не испытывали давления, тогда человек внутри не будет ощущать лишнего сопротивления экзоскелета, который будет стремиться повторить движения человека не зависимо от активности нервов, мышц или ещё каких биометрических показателей, тем самым позволит использовать гораздо более дешёвые датчики, чем к примеру в высокотехнологичных экзоскелетах. сигналы датчиков для компьютера должны быть разделены на две группы:с безусловным управлением гидравлической системой и принимаемые только при условии что противоположный ему датчик с безусловным управлением не испытывает давления. Эта реализация удержит ногу упёртую коленом в землю от автоматического разгибания если человек сам её не разогнёт. Но для этого прийдётся человеку внутри экзоскелета приподнимать ногу от земли(либо нужно программно снизить чувствительность датчиков срабатывающих с условием). На примере ноги: датчики с безусловным сигналом расположить с фронтальной стороны, с безусловным с тыльной. сами представьте как будет осуществляться движение. при сгибании ноги человеком, нога экзоскелета согнётся даже если весь вес человека будет на датчиках разгибающих ногу. Здесь при помощи акселерометра(либо другого аппарата аналогичного вестибулярному) программно можно задать изменение безусловности сигналов датчиков в зависимости от положения тела в пространстве, исключив скрючивание экзоскелета при падении на спину.

Далее руки-для увеличения силы сделать трёхпалыми, прочными, можно совместить гидравлику и металлический трос. рука должна быть отдельно от человеческой, то есть перед запястным суставом, это исключит конструктивные сложности связанные с нахождением руки человека в руке экзоскелета и не позволит травмировать человеческую руку, а равно как и стопа человека должна быть на голеностопном суставе экзоскелета и защищена.
-управление рукой. немного свободного пространства для двух третей свободы движения кисти и пальцев руки человека в руке экзоскелета и система из трёх колец на тросиках, три пальца от мизинца до среднего в одно, указательный в другое и большой в третье. всё управление сводится к тому, чтобы пальцы человека передвигая кольцо, которое на них надето, тросиком прокручивали колесо датчика, в зависимости от поворота которого сгибались и разгибались пальцы экзоскелета. это исключит лишнее усилие гидравлики на разгибание или сгибание пальцев руки экзоскелета сверх его конструктивных возможностей. на два кольца использовать по одному тросику, на одно-два. Почему? по тому что пальцы от мизинца до указательного нужно сгибать и разгибать только в одном направлении а большой палец в двух. Если хотите, можете проверить на собственных руках.

Источник питания - вот с этм опять таки выходит жуткая мудятина. Выбирать источник питания нужно только после произведения всех необходимых расчётов, максимальной оптимизации конструкции экзоскелета и измерения его энергопотребления.

Если что то заинтересовало, я и эскиз могу приложить с соблюдением анатомических особенностей и механических частей.

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение08.01.2012, 22:22 
Аватара пользователя


05/05/11
511
МВТУ
Практически все что тут написано - рассудит даже школьник, все это и так ясно.

Грубо говоря - чтобы построить ракету для выводу спутника на орбиту - я вам такой же красивый текст за пол часа наваяю, сказать что "нужен клапан для подачи топлива, еще один для подачи окислителя, ну и трубки, и тугоплавкий сплав, и ...".

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение09.01.2012, 15:31 


06/01/12
50
phys в сообщении #524703 писал(а):
Практически все что тут написано - рассудит даже школьник, все это и так ясно.

Грубо говоря - чтобы построить ракету для выводу спутника на орбиту - я вам такой же красивый текст за пол часа наваяю, сказать что "нужен клапан для подачи топлива, еще один для подачи окислителя, ну и трубки, и тугоплавкий сплав, и ...".

Мужык, мне также как и ты матёрый программист писал, когда я его просил помочь мне с созданием программы для управления мышью с помощью веб камеры и светодиодов. В итоге я нашёл методы и средства и таки сделал программу сам. Так что если ты думаеш что я хреново понимаю о чём пишу или пишу чисто для красоты ты некомпетентен рассуждать о моей концепции(слово концепция означает что написанный мною текст это моё понимание того как это можно сделать или как оно должно работать). Если у тебя есть вопросы по конструкции, или для чего именно так я это понимаю, пожалуйста, задавай, а не теш свою гордыню пытаясь выставить меня дураком.

 !  Парджеттер:
Строгое замечание за фамильярность и переход на личности.

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение09.01.2012, 21:45 


06/01/12
50
Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение19.02.2012, 18:06 


06/01/12
50
Не понимаю, почему люди обязательно хотят, чтобы он поднимал не меньше 100 кг доп. нагрузки и работал именно на сервоприводах. Считаю что если экзоскелет будет в задумке поднимать 40-60 кг, а не 100, то энергопотребление по сути снизится в двое, а сам он будет меньше и легче. Сколько может без особых усилий нести человек? - 10 кг на 2-х руках. Экзоскелету незачем нести ещё и человека. Значит всё его усилие можно направить на подъём груза и суммировать с усилием человека. Тогда получится что человек без особого напряжения сможет нести 50-70 кг. на руках. Этого достаточно, чтобы к примеру вояка бегал с грузом в 90-100 кг так, как если бы на горбу был рюкзак в 40 кг. Для примера - металлическую деталь цилиндрической формы весом 100 кг, у которой было почти незачто схватиться мы в семером еле тянули. Но если её вес по такому принципу урезать на 60 кг, я её смогу унести сам, пронести метров 100 и почти не устать.

-- 19.02.2012, 16:19 --

Проблема с питанием. В применении на складе, вполне легко решаема. Понятное дело что сначала кажется что провод может быть передавлен если будет лежать на полу. Вспомните карусели, с электрическими машинками из которых идёт шест к потолку. Что стоит натянуть сетку на потолок и пустить по ней напряжение. Не обязательно питание в виде шеста к потолку подводить. Достаточно чтобы провод свисал с потолка и был подвижен.

-- 19.02.2012, 16:34 --

Энергосбережение. Часть нагрузки можно перевести в пользу. Напрмер как я писал, можно использовать один насос и клапаны или кучу небольших моторчиков. Думаю врядли куча моторчиков будет беречь больше электроэнергии. Также некоторые движения можно производить пропорционально нагрузке без использования электричества. Например - зафиксировать перекрытием клапанов давление и тем самым исключить перерасход на это энергии. Также не использовать электроэнергию если большой груз нужно поставить наземь. Приоткрытие клапана может задать нужную скорость опускания предмета и в случай недобора скорости лучше немного подогнать, чем постепенно уменьшать прилагаемое усилие, а в идеале - придерживать изменение давления зазором клапана. Как я понял экзоскелеты копируют абсолютно каждое движение человека, обязательно используя электроэнергию. Но зачем? - а хрен его знает. Может я и ошибаюсь и всёж умные люди занимались оптимизацей. При принятии мер по оптимизации расходования электроэнергии, думаю можно будет статистически снизить её потребление процентов на 20.

-- 19.02.2012, 16:46 --

Однажды я прочёл в интернете о миниатюрных динамомашинах, прикрепляемых на суставы конечностей, электроэнергии при ходьбе хватало для зарядки мобильного телефона. Можно ведь централизованно включить в состав экзоскелета некое подобие сего механизма, если есть шанс, что если 1% каждого прилагаемого экзоскелетом и человеком усилия будучи приложен на раскрутку динамомашины выработает на 30% больше электроэнергии чем было потрачено на 1% от усилия, то это будет довольно неплохая экономия (а в идеале, переложить нагрузку с клапана при опускании груза на раскрутку динамки).

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение21.02.2012, 21:20 


06/01/12
50
Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение12.03.2012, 09:09 


11/03/12
15
интересно, а есть команды, кто занимается проектированием этих штук, может быть даже в России?

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение03.04.2012, 08:41 


02/04/12
2
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...

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение03.04.2012, 23:18 


03/04/12
5
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...

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение03.04.2012, 23:35 
Аватара пользователя


05/05/11
511
МВТУ
Расчет, расчет и только грамотный расчет даст ответ на вопрос, возможно ли все это реализовать. Пока это только стена слов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение03.04.2012, 23:53 


03/04/12
5
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение05.04.2012, 21:18 


05/04/12
4
Доброго времени суток. Вопрос немного не по теме.
Я в последнее время начал все больше начал заинтересовываться физикой, а точнее механикой. Идея экзоскелета крайне привлекательна и я думаю что прибыльна. Военные наверняка удачный экземпляр с руками оторвут.
Не могли бы вы посоветовать куда мне стоит идти учиться чтобы в будущем связать свою жизнь с этим?

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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение09.04.2012, 18:38 


09/04/12
1
Пожалуй учиться этому пока негде, поскольку такое вообще нигде не практикуется. Хотя это и плюс. Так что идите на любой физфак и разрабатывайте свою модель в гараже. А вообще кроме физфака тут много научных областей... химия к примеру...математика...



_____________
http://www.kfg-invest.ru

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение09.04.2012, 19:36 
Аватара пользователя


05/05/11
511
МВТУ
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Экзоскелет, концепция
Сообщение14.04.2012, 22:26 


05/04/12
4
Да, представляю. Но только в интернете, принцип понятен. Хаха, вот по этому и написал что подходящего еще долго не будет. Кстати правильно пишет, сделанный в гараже будет не способен конкурировать. А вот крупные фирмы уже этим занимаются. А по точнее нельзя сказать куда? Любой физ.тех врятли подойдет...

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 68 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group