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FUTEK 通过生物力学机器人踝关节向前迈进

文章出处:新闻动态 责任编辑:百世精工科技 发表时间:2023-04-17 17:26:31
  
  

      FUTEK 的超精密称重传感器正在帮助麻省理工学院媒体实验室的假脚踝栩栩如生,复制自然的人体运动,创造出几乎无缝的人体肢体替代品。


      革命性的 TF8 致动器由麻省理工学院媒体实验室生物机电一体化小组的马修卡尼开发,是一种动力假肢。 它不是采用一刀切的设计,而是能够复制人类脚踝的动力学和运动学功能——以逼真的方式移动和响应力。


      机器人脚踝由麻省理工学院开发的反作用力串联弹性执行器 (FRSEA) 驱动。 与 FUTEK的LCM300 称重传感器相结合,执行器允许佩戴者的体重和步态处理各种地形,如楼梯和斜坡。


      由于麻省理工学院开发的新截肢技术,假肢踝关节受到神经控制。 这会将肌肉和一些神经重新定位到截肢区上方,而不是将它们移除。 假肢中的传感器读取来自这些肌肉的信号,并将感觉传递给神经。


LCM300称重传感器应用于辅助机器人假肢

      这些保存下来的肌肉和神经曾经控制着腿部,现在允许假肢和佩戴者之间的神经肌肉双向通信。 因此,佩戴者会体验到感觉真实的人造小腿,因为他们可以感觉到脚踝的运动。


      Carney 说,机器人假肢集成了尖端的生物力学、机械、电气和软件工程。


      为了适应人体形态的限制,并匹配人体的带宽和功率密度,我们必须突破每个学科的界限:计算、材料强度、磁能密度、传感器、生物界面和 这么多。 在最基本的层面上,我们正在努力消除残疾。 我们希望开发的技术能够让残疾人和正常体型的人之间没有区别。”


      假肢脚踝依靠 FUTEK的LCM300 应变式称重传感器进行力测量。之所以选择它,是因为它占地面积小、重量轻、精度高且易于安装。


FUTEK LCM300应变式称重传感器

      称重传感器是一种将力转换为可测量的电输出的传感器。 FUTEK 业务开发经理 Ehsan Mokhberi 说,在这种情况下,负载传感器可以让机器人脚踝准确地确定它需要用多大的力来帮助佩戴者。


      “在假肢、外骨骼、机器人和自动化方面,触觉是五种感官中最重要的一种。 我们的传感器在技术上为机器人脚踝带来了触觉。”


      人们在进行诸如步行等简单任务时,不会有意识地考虑他们的身体施加了多大的力。 大脑根据身体的反馈自动进行这些计算。 FUTEK 的称重传感器允许机器人假肢向大脑提供相同的反馈。


      轻巧的 LCM300 应变式称重传感器只有 30 毫米长和 12 毫米宽,重量为 42.5 克。 它精确到额定输出的 0.25% 以内。


      这种精确负载传感器的一个好处是它可以立即测量力,以毫秒为单位做出响应,以确保脚踝可以实时无缝运行。 其结果是一个闭合的反馈回路,它允许佩戴者和机器人脚踝作为一个整体,提供比传统假肢更自然的运动。”


      精密 CNC 加工使 FUTEK 能够始终如一地生产具有机器人和生物力学应用所需的非常严格公差的传感器。 它的传感器可以直接测量力、压力和扭矩,还可以间接测量流量、粘度和阻塞等方面。 医疗和医疗技术市场是 FUTEK 不断扩展的领域,约占其业务的 30%,并且每年都在增长。 除了动力假肢,FUTEK 的传感器还用于外骨骼和机器人手臂,包括手术机器人。 其他重要部门包括航空航天和国防、制造和汽车。


      我们以小型化和提供各种传感器设计、几何形状和安装配置而闻名——这使我们能够支持几乎所有行业。 与麻省理工学院媒体实验室的合作确切地表明了这种技术改变人们生活的潜力有多大。”


拓展阅读:

       FUTEK公司的传感器是以应变片作为转换元件的传感器。其主要的产品有称重测力传感器、扭矩传感器(如QLA414 纳米力传感器、QMA142 六轴力矩传感器)、压力传感器和多轴力传感器。FUTEK的传感器,就是通过应变片来测量各个机械参量的。FETEK传感器在测试过程中受力变形时,传感器内部的应变片也随之发生变化,此时应变片敏感元件的电阻也随之发生变化。利用电桥电路将电阻变化转换成电压变化,输入到测量放大电路测量,最后利用标定曲线通过测得的应变值推算得被测外力。

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