AI Summary & Key Takeaways
AI InsightIn this study, antagonistic and pretension type variable stiffness actuator designs of ankle joint are compared in terms of energy efficiency and power requirement for
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Exoskeleton robots are wearable electromechanical structures which can work interacting with human limbs. These robots are used as assistive limbs, rehabilitation and power augmentation purposes for elderly or paralyzed persons and healthy persons respectively. The similarity of the design and control between the exoskeleton robots and human body maximizes the device performance. Human body neuro-muscular system varies the stiffness of the human joints regularly and thus provides flexible and safe movement capability with minimum energy consumption. The studies on the variable stiffness actuator designs are stil moving along rapidly in the present time. The leading ones are antagonistic and pretension type variable stiffness actuators. Exoskeleton robots need to be drived energy efficiently and with less power requirements as they are mobile devices supplied by batteries. In this study, antagonistic and pretension type variable stiffness actuator designs of ankle joint are compared in terms of energy efficiency and power requirement for
Özet
Dış iskelet robotlar, insan uzuvları ile etkileşim halinde çalışan, giyilebilir elektromekanik yapılardır. Bu robotlar, yürüme engeli olan ya da yaşlı kişilerde yardımcı uzuv, felçli kişilerde rehabilitasyon ve sağlıklı insanlarda güç artırımı amacı ile kullanılmaktadır. Dış iskelet robotların tasarımının ve denetiminin insan vücudunun biyomekanik işleyişi ve sinir-kas denetimi ile benzer olması bu robotların performansını en üst seviyelere çıkaracaktır. İnsan vücudunun sinir-kas sistemi, bağlı bulundukları eklemlerde sertliği devamlı değiştirerek minimum enerji sarfiyatı ile esnek ve güvenli bir hareket kabiliyeti sağlamaktadır. Günümüzde sertliği değiştirilebilir eyleyici tasarımları ile ilgili çalışmalar hızla devam etmektedir. Bu tasarımlardan önde gelenleri antagonisttik ve öngerilmeli eyleyici tasarımlarıdır. Dış iskelet robotlar, batarya gibi ekipmanlar ile çalışan mobil sistemler olduğu için enerji verimli olmalı ve tasarımda kullanılacak olan motorlardan istenen güç gereksinimlerinin minimum düzeyde tutulması gerekmektedir. Bu çalışmada; optimum yürüme hızında ayak bileği için antagonisttik ve öngerilmeli sertliğideğiştirilebilir eyleyici tasarımları minimum güç gereksinimi ve enerji sarfiyatı açısından karşılaştırılmaktadır. Elde edilen sonuçlar; değişken sertlik katsayısı koşulunda antagonisttik eyleyici tasarımının öngerilmeli sertliği değiştirilebilir eyleyici tasarımdan daha enerji verimli olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, antagonisttik sertliği değiştirilebilir eyleyici tasarımlarının, dış iskelet robotların, ortezlerin, protezlerin ve insansı robotların eklemlerinde kullanımı düşük enerji sarfiyatı elde etmek için antagonisttik tasarımlardan daha uygundur.