Innowacje w technologii egzoszkieletów: dążenie do pełnej autonomii ruchu w projekcie MARCH
Project MARCH, inicjatywa studentów z Uniwersytetu Technicznego w Delft, koncentruje się na opracowywaniu zaawansowanych egzoszkieletów wspomagających osoby z urazami rdzenia kręgowego. Głównym celem bieżącej edycji projektu jest stworzenie zrobotyzowanego kombinezonu, który umożliwi użytkownikom poruszanie się bez konieczności stosowania kul łokciowych, co stanowi istotny krok w stronę ich pełnej niezależności społecznej.
Techniczne filary samobalansującego egzoszkieletu
Zespół składający się z 26 studentów realizuje proces projektowy i produkcyjny w cyklu rocznym, tworząc co sezon nowy prototyp. Tegoroczne prace koncentrują się na trzech kluczowych aspektach technicznych: chodzeniu w pełni samobalansującym, sterowaniu bez użycia rąk oraz maksymalnym uproszczeniu procesu zakładania i zdejmowania urządzenia. Kluczowym przełomem jest rozwinięcie technologii aktywnego sterowania silnikami stawu skokowego. Rozwiązanie to pozwala na bieżącą korektę drobnych zakłóceń równowagi podczas marszu, co eliminuje potrzebę zewnętrznego podparcia i uwalnia ręce użytkownika do wykonywania codziennych czynności.
Architektura elektroniczna i systemy sterowania
Fundamentem funkcjonowania egzoszkieletu jest zaawansowana elektronika, składająca się z siedmiu specjalistycznych typów płytek drukowanych. Za sterowanie silnikami odpowiada pięć modułów MDrive, w których zastosowano nowoczesne układy STM32F7. Zapewniają one znacznie wyższą moc obliczeniową, niezbędną do stabilizacji urządzenia w czasie rzeczywistym. System zasilania oparto na module Power Distribution Board (PDB), którego wydajność zwiększono z 24 W do 240 W. Taki przyrost mocy był konieczny do obsługi wydajniejszego komputera pokładowego, zarządzającego procesami balansowania.
Precyzja ruchu zależy od dokładności danych sensorycznych. Moduł BRIE odpowiada za konwersję sygnałów z enkoderów inkrementalnych na postać cyfrową, natomiast układ BAPS gromadzi dane z czujników ciśnienia umieszczonych w stopach egzoszkieletu. Informacje te są kluczowe dla wykrywania przesunięć środka ciężkości i natychmiastowej reakcji systemu. Strukturę uzupełniają komponenty pomocnicze: tester okablowania CATE, złącza Blade Connector ułatwiające serwisowanie oraz wskaźnik poziomu naładowania akumulatorów.
Optymalizacja procesu projektowego i produkcyjnego
Współpraca z partnerem technologicznym, firmą Eurocircuits, umożliwia zespołowi szybką iterację projektów dzięki dostępowi do profesjonalnych narzędzi weryfikacyjnych. Narzędzie PCB Visualizer pozwala na szczegółową kontrolę projektów pod kątem możliwości produkcyjnych oraz optymalizację kosztów przed etapem montażu. Krótki czas dostaw komponentów z europejskich zakładów produkcyjnych jest niezbędny dla zachowania ciągłości prac badawczo-rozwojowych w rygorystycznym harmonogramie akademickim. Samodzielny montaż komponentów na dostarczonych płytkach pozwala inżynierom na pełną kontrolę nad finalną jakością systemów elektronicznych.
Rozwój technologii samobalansujących egzoszkieletów w ramach projektu MARCH stanowi istotny postęp w dziedzinie inżynierii rehabilitacyjnej. Poprzez zwiększenie mocy obliczeniowej układów sterujących oraz wdrożenie precyzyjnych systemów sensorycznych, możliwe staje się stworzenie urządzeń, które przywracają mobilność i pozwalają na swobodne funkcjonowanie w przestrzeni publicznej bez dodatkowych pomocy ortopedycznych.
Źródło: Eurocircuits
Więcej na www.eurocircuits.com
