Etapy modelowania egzoszkieletu

• Autorzy: Głowiński S.

Warianty tytułu

EN

The steps to exoskeleton modelling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł wprowadza w problematykę związaną z modelowaniem egzoszkieletów. Na początku przedstawiono etapy modelowania ze zwróceniem uwagi na zagadnienia z tym związane. Opracowano model kończyny górnej przy wykorzystaniu notacji Denavita - Hartenberga z parametrami opisującymi zależności kinematyczne występujące pomiędzy poszczególnymi elementami. Następnie określono przestrzeń roboczą urządzenia w zależności od wzrostu użytkownika. Przedstawiono macierz zależności pomiędzy poszczególnymi ogniwami urządzenia. Skonstruowano model komputerowy kończyny i egzoszkieletu przy wykorzystaniu oprogramowania SolidWorks, co po zaimplementowaniu danych dotyczących własności materiału pozwoliło na uzyskanie momentów bezwładności układu. Opracowany model w pakiecie MATLAB - SimMechanics umożliwił przeprowadzenie symulacji i określenie parametrów kinematycznych i dynamicznych podczas ruchu egzoszkieletu po zaplanowanej trajektorii. Zaprezentowano wyniki w postaci przemieszczeń, prędkości oraz momentów w funkcji czasu wybranych przegubów. We wnioskach nakreślono cel następnych badań.

EN

The article introduced the problems related to the exoskeleton modelling. At the beginning author described the exoskeleton modelling steps with focusing on issues associated with it. Upper limb model was developed by using the notation Denavit - Hartenberg and parameters describing the kinematic dependencies occurring between the individual elements. Maximum workspace of the exoskeleton depending on the height of the user was presented. The adjacency matrices showed the relationship between the individual cells were proposed. By using DH notation a computer model of upper limb with the script containing the necessary data for simulation by using package MATLAB - Simmechanics was prepared. The velocity cosine profile with limitations in angular speed was elaborated. The kinematic and dynamic parameters were obtained by using simulation. The velocity and torque results as a time function of selected joints were presented on charts. Further research could be carried out to complement the results obtained in the study.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie egzoszkieletu; egzoszkielet; kończyna górna

EN

exoskeleton modelling; exoskeleton; upper limb

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 3951--3959
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Głowiński S.

• Politechnika Koszalińska, Zakład Mechatroniki i Mechaniki Stosowanej, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

Bibliografia

• 1. Crowell H.P., Human Engineering Design Guidelines for a Powered Full Body Exoskeleton. Army Research Laboratory, ARL-TN-60, 1995.
• 2. Dietz V, Nef T, Rymer WZ, Neurorehabilitation Technology. Springer-Verlag. 2012.
• 3. Głowiński S., Krzyżyński T., Pecolt S., Maciejewski I., Design of motion trajectory of an arm exoskeleton, AAM Springer, DOI 10.1007/s00419-014-0900-8, 2014.
• 4. Goodfellow J.W., O’Connor J.J., The Role of Congruent Meniscal Bearings in Knee Arthroplasty, The Knee, Scott & W., New York, pp. 1143-1156, 1994.
• 5. Hartenberg R.S, Denavit J., A Kinematic Notation for Lower Pair Mechanisms Based on Matrices, Journal of Applied Mechanics, vol. 77, pp. 215–221, June 1955.
• 6. Khaliland W., Kleinfinger J.F., A new geometric notation for open and closed - loop robots, In IEEE International Conference on Robots and Automation, Vol. 3, pp. 1174 - 1179, April 1986.
• 7. Pons J., Wearable Robots: Biomechatronic Exoskeletons. John Willey and Sons, USA, 2008.
• 8. Wittenburg, J., Dynamics of Multibody Systems. Springer, Berlin, 1977.
• 9. http://www.sms.hest.ethz.ch/research/arm_rehab/subproject4 (zgoda z dnia 24.03. 2014).
• 10. www.lockheedmartin.com/mfc (dostęp 30.07.2014r.).
• 11. High Precision Drivers and Systems Catalogue, www.maxonmotor.com (dostęp 10.08.2013), Program 2013/2014.