Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Balance and stability issues in lower extremity exoskeletons: A systematic review

Hamza Mukhtar Fatihu, Ghazilla Raja Ariffin Raja, Muhammad Bashir Bala, Yap Hwa Jen

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2020

|

Vol. 40, no. 4

1666--1679

EN

The lower extremity exoskeletons (LEE) are used as an assistive device for disabled people, rehabilitation for paraplegic, and power augmentation for military or industrial workers. In all the applications of LEE, the dynamic and static balance, prevention of falling, ensuring controller stability and smooth human-exoskeleton interaction are of critical importance for the safety of LEE users. Although numerous studies have been conducted on the balance and stability issues in LEEs, there is yet to be a systematic review that provides a holistic viewpoint and highlights the current research challenges. This paper reviews the advances in the inclusion of falling recognition, balance recovery and stability assurance strategies in the design and application of LEEs. The current status of research on LEEs is presented. It has been found that Zero Moment Point (ZMP), Centre of Mass (CoM) and Extrapolated Center of mass (XCoM) ideas are mostly used for balancing and prevention of falling. In addition, Lyapunov stability criteria are the dominant methods for controller stability confirmation and smooth human-exoskeleton interaction. The challenges and future trend of this domain of research are discussed. Researchers can use this review as a basis to further develop methods for ensuring the safety of LEE's users.

2

Study of postural adjustments for humanoidal helpmates

Villalobos J., Zielińska T.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2017

|

Vol. 11, No. 4

15--25

EN

Humanoid robots and humans look alike, and therefore are expected to adjust their posture in a similar way. We analysed a set of human static postures that should be considered for humanoids acting as caretakers. A dynamic situation was studied to learn how humanoids can react in a dynamical way. Human data were obtained with a professional motion capture system and anthropometric tables. The static postures were studied using a segmented human body model, but for motion analysis the single and double pendulums with moving masses were also employed. For robot motion synthesis we need to know the relation between the posture and the postural stability. We have shown that the positions of mass centres of the pendulum segments (which match the human body point masses) are crucial for postural stabilization. The Zero-Moment Point criterion was applied for the dynamic case. The static analysis demonstrates that there are some common features of the postures. The dynamic analysis indicated that both pendulums are good models of human body motion, and are useful for humanoid motion synthesis. In humanoids, it is easier to apply results represented by inverted pendulums than postural models represented by stick diagrams. This is because humanoids and humans do not obviously share the same mass distribution and sizes (proportions) of all body segments. Moreover our descriptions indicate where to locate the supporting leg/legs in single and double support, which in general, is missing in inverted pendulum models discussed in the literature. The paper’s aim is to deepen the knowledge about the adjustment of human postures for the purpose of robotics.

3

Automatyczna stabilizacja lotu samolotu o konfiguracji nieklasycznej

Żugaj M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 85[288], nr 3

337--346

PL

Samolot zbudowany w konfiguracji nieklasycznej może wykazywać niestateczność w pewnych obszarach obwiedni lotu dla pewnych konfiguracji masowych lub być całkowicie niestatecznym. W celu uzyskania większej efektywności aerodynamicznej są budowane samoloty o konfiguracji innej niż klasyczna. Jedną z takich konfiguracji jest konfiguracja latającego skrzydła bez wyraźnie zaznaczonej bryły kadłuba lub bryła kadłuba wkomponowana w bryłę płata. Położenie środka masy jest jednym z parametrów wymiarujących stateczność każdego samolotu. Parametr ten decyduje o właściwościach pilotażowych samolotu oraz determinuje odporność układu automatycznego sterowania. Ze względu na niekonwencjonalną konfigurację płatowca latające skrzydła bywają niestateczne. Ponadto w dużych samolotach ma się do czynienia z przemieszczaniem się środka masy, który dodatkowo wpływa na destabilizację samolotu. W pracy został przedstawiony wpływ wędrówki środka masy na stateczność samolotu o konfiguracji nieklasycznej. Przedstawiono również strukturę układu automatycznego sterowania dla tego samolotu oraz wyniki badań wpływu położenia środka masy na efektywność układu.

EN

Aircraft built in non-classical configuration can reveal instability in some areas of the flight envelope, for some mass configuration or can be completely unstable. In order to achieve greater aerodynamic efficiency the aircrafts different from classical configuration have been constructed. One of these configurations is flying wings construction without sharply outlined fuselage body. In different configuration the fuselage body is composed in aerofoil body. The position of the centre of mass is one of the parameters that decide on the stability of each airplane. It determines the aircraft handling qualities and robustness of aircraft automatic flight control system. Due to non-conventional airframe configuration the flying wings are unstable. Furthermore, in large aircrafts occurs displacement of the centre of mass which additionally destabilizes the aircraft. In the paper the influence of the centre of gravity position on stability of the aircraft of nonclassical configuration has been presented. Furthermore, the structure of the automatic flight control system, and the results of the influence of the centre of mass position on system efficiency changes are also presented.

4

Ddetermining centre of mass of walking dragline excavation system

Krauze K., Kotwica K., Grądkowski P.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 1

5-19

EN

The stability analysis of a processing machine, including a dragline excavator, involves determining its centre of mass analytically or empirically. Therefore, the centre of mass of Esz 6/45 walking excavator, which was to be modernised, needed to be located. Due to the lack of any technical documentation, it was necessary to conduct the stocktaking process first and, subsequently, the centre of mass was searched analytically. Computing results and following conclusions allowed to maintain the excavator stability and formulate the requirements concerning the empirical research into the centre of mass.

PL

Ocena stateczności maszyny roboczej, a w tym również koparki zgarniakowej, związana jest z koniecznością wyznaczenia, analitycznego lub empirycznego, jej środka masy. Problem ten należało rozwiązać w przypadku zgarniakowej koparki kroczącej Esz 6/45, która ma być poddana kompleksowej modernizacji, polegającej na wymianie układów napędowych (silniki elektryczne, przekładnie itp.) oraz innych newralgicznych jej podzespołów. Brak dokumentacji wymusił najpierw przeprowadzenie inwentaryzacji istniejącej wersji koparki, a następnie poszukiwanie środka jej masy na drodze analitycznej. Wykonane obmiary, przy wykorzystaniu pakietu do komputerowego wspomagania projektowania inżynierskiego, pozwoliły na zamodelowanie przedmiotowej koparki. Model ten był podstawą do analitycznego określenia położenia środka masy maszyny. Zamodelowanie i przeprowadzenie obliczeń dokonano dla jednego z ustawień koparki zarówno w pakiecie Inventor, jak też w pakiecie Excel. Ze względu na bardziej skomplikowane modelowanie w pakiecie Inventor (konieczność graficznego rozmieszczenia na rysunku przestrzennym poszczególnych komponentów) i porównywalność wyników z obydwu aplikacji, w dalszej fazie obliczeń wykorzystano tylko pakiet Excel. Obliczenia wykonano przy założeniu, że na wysięgniku podpięty jest czerpak wypełniony urobkiem, natomiast koparka opiera się na podstawie oporowej a płozy układu kroczenia są podniesione. Uzyskane wyniki zamieszczono w tabelach. Dla zachowania stateczności koparki, zarówno w fazie kroczenia, jak i w fazie pracy, istotne jest, aby środek masy maszyny znajdował się w obrysie rzutu stopy na płaszczyznę poziomą. Dlatego opracowano również model matematyczny, pozwalający na określenie dopuszczalnych kątów nachylenia podłoża, przy których koparka zachowuje stabilność. Następnie, z wykorzystaniem programu PTC Mathcad 14, opracowano procedurę, która pozwoliła wyznaczyć, dla jakich kątów nachylenia podłużnego [...] i poprzecznego [...] wypadkowy środek masy układu znajdzie się w zarysie elipsy, będącej rzutem stopy koparki na płaszczyznę poziomą. Przeprowadzona inwentaryzacja koparki, oraz wykorzystanie odpowiednich programów komputerowych umożliwiły określenie mas poszczególnych podzespołów. Natomiast opracowany analityczny model koparki umożliwił wyznaczenie środka masy dla różnych stanów pracy koparki oraz zakresy nachylenia granicznego. Model ten pozwala również na oszacowanie położenia środka masy po modernizacji koparki. Wyniki obliczeń oraz wynikające z tego wnioski pozwoliły na ustalenie warunków pracy umożliwiających zachowanie dotychczasowej stateczności koparki oraz ustalić wymagania odnośnie badań empirycznych środka masy.