REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Obtelesni robotski mehanizmi in proteze spadajo med asistenčne robotske tehnologije, ki
nudijo pomoč pri gibanju, podporo, lahko ojačajo uporabnikove zmogljivosti ali nadomestijo
izgubljeno okončino. Trenutne tržno dostopne naprave imajo omejene zmogljivosti
delovanja in baterij ter zelo visoko nabavno ceno. Uporaba mehansko podajnih tehnologij
lahko poveča zmogljivost robotskih pogonov z združitvijo klasičnih pogonskih komponent
s pasivnimi elastičnimi elementi. Združitev obeh tehnologij ponuja rešitve za zgoraj omenjene
težave z lastnostmi, kot so mehanska prilagodljivost, energetska učinkovitost, pove-
čana varnost in nižja cena končnega izdelka. Disertacija se osredotoča na integracijo obeh
tehnologij in je razdeljena na tri dele.
Prvi del opisuje razvoj kvazi-pasivnega gleženjskega eksoskeleta. Glavna komponenta
eksoskeleta je sestav sklopke in vzmeti, ki je nameščen vzporedno z mišicami v človekovih
mečih. S pravilnim vklopom sklopke in z uporabo elastičnega elementa pravilne togosti
lahko naprava razbremeni delovanje mišic in zmanjša napor hoje. Eksoskelet izboljša učinkovitost
gibanja uporabnika brez uporabe težkih motorjev in baterij. Učinki prototipa na
uporabnika so ovrednoteni z dvema raziskavama. Prva ovrednoti ziološki učinek z meritvami
porabe kisika, mišične aktivnosti in frekvence srčnega utripa in druga uporabnikovo
subjektivno zaznavanje uporabe eksoskeleta s pomočjo vprašalnika.
Drugi del prikazuje razvoj novega učinkovitega samodejnega mehanskega načina za
spreminjanje podajnosti, ki lahko nadomesti trenutno ročno menjavo vzmeti v pasivnem
gleženjskem eksoskeletu. Predlagani princip združuje značilnosti odmičnega mehanizma in
ročičnega mehanizma s spremenljivo dolžino ročice. Kompaktna zgradba, psevdo-linearna
navorno odmična karakteristika ter hitra in energetsko učinkovita adaptacija podajnosti so
glavne značilnosti psevdo-linearnega spremenljivo ročičnega spremenljivo podajnega aktuatorja
(ang.: pseudo-linear variable lever variable stiffness actuator, PLVL-VSA). Raziskave
vključujejo matematični model, polno delujoč prototip, komolčni eksoskelet z eno aktivno
prostostno stopnjo gibanja, obsežna testiranja in analize predlagane zasnove ter tehniko
optimiranja parametrov podajnega aktuatorja.
Tretji del predstavlja razvoj mehansko podajnega nosljivega robota. Za uspešno zdru-
žitev tehnologij mora načrtovanje eksoskeleta upoštevati večjo zapletenost in dodatno maso
kot posledici integracije mehanske podajnosti. Eden od načinov za uspešno združitev je
ločitev motorjev ter baterij in njihov premik iz sklepov eksoskeletnega ogrodja na uporabnikov
hrbet. To je mogoče z uporabo bovden prenosa, s čimer eksoskeletno ogrodje ostane
lahko in ima majhno vztrajnost. Enaka strategija se uporabi za montažo komponent s
spremenljivo podajnostjo, kjer je težava dodatna masa. Ta raziskava analizira izgubo moči
ter poslabšanje zmogljivosti krmiljenja zaradi trenja bovden prenosa. Rešitev je mogoča
preko matematičnega modeliranja trenja in uporabe senzorskih metod zlivanja. Omenjene
metode izboljšajo oceno zunanjega navora s pomočjo združevanja signala iz vgrajene merilne
celice ter preko meritve raztezka bovden žice. Vse meritve so opravljene na novem
nosljivem robotu, ki je na koncu pripravljen za vgradnjo komponent s spremenljivo podajnostjo.