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Invention Awards 2014: Ein leistungsstarkes, tragbares und erschwingliches Roboter-Exoskelett

2021

Das Überleben eines Schlaganfalls oder eine schwächende Verletzung ist oft der Beginn einer sehr langen Tortur. Die physikalische Therapie kann langsam und anstrengend sein, ohne dass eine Wiederherstellung gewährleistet ist. Roboter-Exoskelette können manchmal die Unterstützung bieten, die ein verwüsteter Körper braucht, um zu heilen - und Stärke, wenn es nicht geht -, aber sie kosten normalerweise mehr als ein Auto und müssen an einer Wand verankert und an eine Steckdose angeschlossen werden.

Ende 2012 machte sich ein Team von Maschinenbaustudenten an der Universität von Pennsylvania daran, ein tragbares, erschwingliches Exoskelett zu bauen. Zwei Semester später und an langen Wochenenden hatten Elizabeth Beattie, Nicholas McGill, Nick Parrotta und Nikolay Vladimirov den Titan Arm: ein effizientes, leichtes und überraschend starkes Roboterglied. Der Aktuator oder der elektronische Muskel kann bei therapeutischen Übungen Widerstand leisten und die Kraft steigern, sodass der Träger mit geringem Aufwand weitere 40 Pfund anheben kann.

Um einen schlankeren Rahmen als andere Exoskelette zu gewährleisten und den Gebrauch des Titan Arm für die Patienten zu vereinfachen, hat das Team seinen Aktuator nicht in der Extremität, sondern in einem Rucksack untergebracht. Sie haben auch tragende Teile aus Aluminium gefräst, um Gewicht und Stromverbrauch zu begrenzen. McGill, der Elektronikleiter, entwickelte ein Software- und Sensorpaket, um Armbewegungen zu verfolgen und die Daten drahtlos weiterzuleiten. Dies würde es einem Patienten ermöglichen, einen Titan Arm zu Hause zu verwenden und einen Therapeuten, um die Übungen aus der Ferne zu überwachen.

Potenzielle Nutznießer, darunter Schlaganfallopfer und ein verletzter Snowboarder, haben sich bereits mit ermutigenden Kommentaren an das Team gewandt. Die positive Resonanz auf den Prototyp für 2.000 US-Dollar hat die Hersteller von Titan Arm dazu gebracht, ihre Erfindung in Richtung eines fertigen Produkts voranzutreiben. Zu diesem Zweck entwickeln sie jetzt eine verfeinerte Version. „Wir haben uns mit dem 3D-Druck befasst, um Komponenten vollständig anzupassen, beispielsweise um einen Anzug maßzuschneidern“, sagt Parrotta.

Lithium-Polymer-Akkupacks liefern einen Tag voller Energie.

Ein Elektromotor im Rucksack wickelt Stahlkabel auf, um die Riemenscheiben zu drehen und die Armbewegung auszulösen. Beattie (links) entwickelte ein Stützsystem, um das Gewicht sicher auf einen Hüftgurt, Ellbogengurte und eine Rückenplatte zu verteilen.

Die Software liest die Positionen der Magnetsensoren in den Stahlgelenken, um die Bewegung anzuweisen, die der Bediener von einem Handgerät aus steuert.

Nur mit Namensnennung und Genehmigung. Riggs

Erfinder: Elizabeth Beattie, Nicholas McGill, Nick Parrotta, Nikolay Vladimirov

Entwicklungskosten bis heute: 2.000 USD

Firma: N / A

Marktreife :

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Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Mai 2014 Ausgabe von Popular Science.

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