Investigación Experimental y Basada en Simulación del Movimiento Policéntrico de un Actuador de Flexión Neumático Conformado Inherente con Cámaras Elásticas Rotativas Inclinadas
Autores: Wilkening, André; Hacker, Steffen; Stöppler, Henning; Dürselen, Lutz; Ivlev, Oleg
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Para ofrecer una funcionalidad que no se puede encontrar en los robots rígidos tradicionales, se están desarrollando actuadores conformables en todo el mundo para una variedad de aplicaciones y especialmente para la interacción humano-robot. Los actuadores neumáticos de flexión son un tipo especial de estos actuadores. Debido a la ausencia de ejes mecánicos fijos y su comportamiento suave, estos actuadores generalmente poseen una capacidad de movimiento policéntrico. Esto puede ser muy útil para proporcionar una auto-alineación implícita a los ejes de las articulaciones humanas en dispositivos de rehabilitación similares a exoesqueletos. Como una posible realización, se desarrolló un nuevo actuador de flexión (BA) utilizando cámaras elásticas rotativas sesgadas neumáticas patentadas (sREC). Para analizar las propiedades de auto-alineación del actuador, el conocimiento sobre el movimiento de este tipo de actuador de flexión, el llamado actuador de flexión de cámaras elásticas rotativas sesgadas (sRECBA), es de gran interés y este documento presenta investigaciones cinemáticas basadas en experimentos y simulaciones. Primero, para describir el movimiento del actuador, se determinan los ejes helicoidales finitos (FHA) de los elementos básicos del actuador utilizando un sistema de cámara tridimensional (3D). Después, se desarrolló un modelo de simulación cinemática bidimensional (2D) simplificado basado en un mecanismo de cuatro barras y se comparó el movimiento con los datos experimentales calculando el centro instantáneo de rotación (ICR). El modelo cinemático equivalente del sRECBA se realizó utilizando una serie de mecanismos de cuatro barras y se analizó el ICR resultante en simulación. Finalmente, se determinaron y analizaron los FHA del sRECBA para tres movimientos específicos diferentes. Los resultados muestran que los FHA del actuador se adaptan a los diferentes movimientos realizados y se puede suponer que se proporcionará una auto-alineación implícita al movimiento policéntrico del eje de la articulación humana.
Descripción
Para ofrecer una funcionalidad que no se puede encontrar en los robots rígidos tradicionales, se están desarrollando actuadores conformables en todo el mundo para una variedad de aplicaciones y especialmente para la interacción humano-robot. Los actuadores neumáticos de flexión son un tipo especial de estos actuadores. Debido a la ausencia de ejes mecánicos fijos y su comportamiento suave, estos actuadores generalmente poseen una capacidad de movimiento policéntrico. Esto puede ser muy útil para proporcionar una auto-alineación implícita a los ejes de las articulaciones humanas en dispositivos de rehabilitación similares a exoesqueletos. Como una posible realización, se desarrolló un nuevo actuador de flexión (BA) utilizando cámaras elásticas rotativas sesgadas neumáticas patentadas (sREC). Para analizar las propiedades de auto-alineación del actuador, el conocimiento sobre el movimiento de este tipo de actuador de flexión, el llamado actuador de flexión de cámaras elásticas rotativas sesgadas (sRECBA), es de gran interés y este documento presenta investigaciones cinemáticas basadas en experimentos y simulaciones. Primero, para describir el movimiento del actuador, se determinan los ejes helicoidales finitos (FHA) de los elementos básicos del actuador utilizando un sistema de cámara tridimensional (3D). Después, se desarrolló un modelo de simulación cinemática bidimensional (2D) simplificado basado en un mecanismo de cuatro barras y se comparó el movimiento con los datos experimentales calculando el centro instantáneo de rotación (ICR). El modelo cinemático equivalente del sRECBA se realizó utilizando una serie de mecanismos de cuatro barras y se analizó el ICR resultante en simulación. Finalmente, se determinaron y analizaron los FHA del sRECBA para tres movimientos específicos diferentes. Los resultados muestran que los FHA del actuador se adaptan a los diferentes movimientos realizados y se puede suponer que se proporcionará una auto-alineación implícita al movimiento policéntrico del eje de la articulación humana.