Виды экзоскелетов

 → Экзоскелет (робототехника)

Экзоскелеты по области применения

1. инвалидные.
2. медицинские (переноска и укладка больных, вынос раненных с поля боя...).
3. военные: боевые, инженерные (для инженерных войск).
4. грузовые.
5. спасательные.
6. пожарные.
7. шахтерские.
8. термические (для работы в условиях высоких температур металлургических и других производств).
9. спортивные.
10. экзоскелеты электродистанционные
11. управляющие экзоскелеты.
12. экзоскелеты управления аватаром.

По типу управления

Экзоскелеты управляемые

1. через пропорциональные датчики силы (момента, давления). Человек жмет датчики силы рук, ног: датчики включая привод убегают от человека двигая руками, ногами экзоскелета. Используют пропорциональные (плавно меняют выходной сигнал пропорционально входному действию) датчики короткого (для уменьшения задержки управления экзоскелетом) хода (тензодатчики). Для быстродействия приводов экзоскелет может иметь систему пружин. В системе защиты экзоскелета от падения могут быть пружины. Датчики угла (перемещения) не нужны. Только датчики силы (момента, давления): сила привода экзоскелета пропорциональна приложенной человеком силе.
2. через миодатчики: слабые биотоки (0,1В на коже; задержка прихода сигнала от мозга 0,1сек) мышц на коже рук, ног электроусилителями (включают приводы) двигают экзоскелет.
3. по проводам через отдельные управляющие экзоскелеты рук, ног: экзоскелет электродистанционный. Южнокорейская фирма Korea Future Technology построила электродистанционный экзоскелет METHOD-1. Силовая обратная связь соединяет части-А-В машины 2 каналами связи + 2 привода (актуатора) + 2 датчика угла (перемещения) + 2 датчика силы (момента, давления). Канал-1 разностью углов (перемещений) датчиков частей-А-В найдет знак перемещения привода. По знаку канал-2 уравняет цифры датчиков углов, сил двигая приводом часть машины, где меньше сила. Без датчиков силы силовая обратная связь работает, но больше расход энергии, амплитуда паразитных колебаний; сила захвата, прижима резко колеблется 0-100% при совпадении углов. При требовании малой задержки управления электродистанционная двухсторонняя отрицательная силовая обратная связь передает не 2, а 4 канала: угол (перемещение) + угловая скорость (скорость перемещения) + сила (момент, давление) + скорость изменения силы (скорость изменения момента, давления).
4. через нейроинтерфейс. Напряжение сигнала от мозга 0,01В, задержка прихода сигнала от мозга 0,1сек.

Управляющие экзоскелеты

Управляющие экзоскелеты используют для костюма телеприсутствия, для костюма виртуальной реальности, для электродистанционного экзоскелета.

По обратной связи

1. экзоскелеты с прямой механической силовой обратной связью от окружающей среды к человеку.
2. экзоскелеты с чисто информационной (провод, оптоволокно или другие виды связи) силовой обратной связью от окружающей среды к человеку: электродистанционные экзоскелеты. В качестве линии обратной связи может быть использована акустическая линия: передача трафика ультразвуком (частоты до 1МГц: трафик до 1Мбит/с) или гиперзвуком (механические волны частотой выше 1МГц: трафик до сотен Мбит/с) через акустическую линию из материала с высокой скоростью звука.

Экзоскелеты инвалидные

1. управляемые миодатчиками: слабые биотоки (0,1В на коже; задержка прихода сигнала от мозга 0,1сек) мышц на коже рук, ног электроусилителями (включают приводы) двигают экзоскелет.
2. управляемые датчиками силы (момента, давления).
3. управляемые нейроинтерфейсом.

Экзоскелеты управляемые датчиками силы (момента, давления)

1. Однодатчиковые экзоскелеты: привод держит постоянной силу датчика-1 силы руки (ноги). Привод включает переход за верхний или нижний порог датчика-1. Обратный переход порога выключает привод. Вместо датчика-2 для обратного движения руки – короткоходная пружина.
2. Двухдатчиковые экзоскелеты: привод включает превышение порога разности сил датчика сгибания руки (ноги) и датчика разгибания руки (ноги). Обратный переход порога выключает привод.

Скорость привода экзоскелета прямо пропорциональна:

1. скорости изменения силы в датчике силы
2. величине перехода силы за порог датчика силы

По приводу экзоскелеты

1. с двигателем внутреннего сгорания (микротурбины, поршневые двигатели...)
2. электрические.
3. пневматические.
4. гидравлические.
5. с турбиной на жидком газе (баллон с углекислотой, с жидким азотом).

По типу датчика привода экзоскелеты

1. с бесконтактными (нет механических электроконтактов) датчиками силы (момента, давления). Пример: тензодатчики (оптоволоконный, проводниковый), электромагнитные датчики с возвратной пружиной.
2. с контактными (с механическим электроконтактом) датчиками силы (момента, давления). Пример: потенциометр с возвратной пружиной.
3. с инвазивными (с прямым электрическим контактом с телом человека) датчиками силы (момента, давления). Пример: миографический датчик, нейроинтерфейс.

По типу рабочего органа привода

По типу рабочего органа привода пневматические, гидравлические экзоскелеты делят на:

1. поршневые.
2. лопастные.
3. турбинные.
4. искусственные мышцы из гибких диагонально-армированных трубок, сокращающихся в длине с подачей давления воздуха.

По энергоисточнику

1. экзоскелеты на жидком топливе.
2. экзоскелеты на электрическом аккумуляторе (супермаховик, химический аккумулятор...).
3. экзоскелеты на топливном элементе.
4. экзоскелеты на жидком газе (азот, углекислота...).
5. экзоскелеты на тепловом (рабочий орган: поршень, турбина...) аккумуляторе.

По типу соединения «двигатель – редуктор»

1. экзоскелеты с прямым (неуправляемым) соединением двигателя с редуктором или рукой, ногой экзоскелета.
2. экзоскелеты с управляемым (регулируемая муфта сцепления, регулируемый амортизатор) соединением двигателя с редуктором или рукой, ногой экзоскелета.

Тип редуктора привода

1. экзоскелеты с редуктором на зубчатых колесах (волновые и др.)
2. экзоскелеты с редуктором на основе пары «винт – гайка», «винт – шариковая гайка».
3. экзоскелеты с червячным редуктором.
4. экзоскелеты с тросовым редуктором.
5. экзоскелеты с кулачковым редуктором.

Экзоскелеты электродистанционные

Человек через управляющие экзоскелеты на своих руках, ногах по линии связи (через двухстороннюю силомоментную обратную связь) управляет руками, ногами экзоскелета любого размера. Экзоскелеты электродистанционные имеют герметичный отсек для человека, внутрь которого идет только линия связи: провода, оптоволокно, акустическая линия связи.... Это намного упрощает их применение в агрессивных, опасных средах; повышает безопасность.

1. космические. На практике пока не реализованы.
2. глубоководные. На практике пока не реализованы.
3. военные. На практике пока не реализованы.
4. грузовые. На практике пока не реализованы.
5. спортивные. На практике пока не реализованы.

См. также

• Экзоатлет
• Отрицательная обратная связь
• Костюм телеприсутствия
• Костюм виртуальной реальности
• Перчатка виртуальной реальности
• Диглатор

Ссылки

• https://www.youtube.com/watch?v=Re6P7WP2N5w