Diseño de un Almacenamiento de Energía Compacto con Actuador Elástico Rotatorio en Serie para Exoesqueleto de Soporte Lumbar
Autores: Al-Dahiree, Omar Sabah; Ghazilla, Raja Ariffin Raja; Tokhi, Mohammad Osman; Yap, Hwa Jen; Albaadani, Emad Abdullah
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño de un Almacenamiento de Energía Compacto con Actuador Elástico Rotatorio en Serie para Exoesqueleto de Soporte Lumbar
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Exoesqueletos de soporte lumbar
Actuadores activos y pasivos
Dispositivo de almacenamiento de energía
Actuador elástico rotativo en serie
Tarea de levantamiento
Bioenergía humana
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Los exoesqueletos de soporte lumbar con actuadores activos y pasivos son actualmente la tecnología de vanguardia para prevenir lesiones de espalda en los trabajadores al levantar objetos pesados. Sin embargo, aún existen muchos desafíos en ambos tipos de exoesqueletos, incluidos los actuadores rígidos, los riesgos de interacción humano-robot, el alto consumo de batería, el diseño voluminoso y la asistencia limitada. En este documento, se propone el diseño de un dispositivo de almacenamiento de energía compacto y ligero combinado con un actuador elástico en serie rotativo (ES-RSEA) para su uso en un exoesqueleto de soporte lumbar para aumentar el nivel de asistencia y aprovechar la bioenergía humana durante las dos etapas de la tarea de levantamiento. El dispositivo de almacenamiento de energía se encarga de almacenar y liberar energía mecánica pasiva mientras que el RSEA proporciona una excelente conformidad y previene lesiones por el movimiento no deseado del cuerpo humano. Las pruebas experimentales en el resorte espiral muestran excelentes características lineales (por encima del 99%) con una rigidez real del resorte de 9.96 Nm/rad. Los resultados demuestran que el ES-RSEA puede proporcionar asistencia de par máximo en la fase de ascenso con 66.6 Nm mientras genera casi 21 Nm de par del resorte durante el descenso sin encender el motor de corriente continua. En última instancia, el diseño propuesto puede maximizar el almacenamiento de energía de la energía humana, aprovechar la biomecánica de las tareas de levantamiento y reducir la carga del esfuerzo humano para realizar tareas de levantamiento.
Descripción
Los exoesqueletos de soporte lumbar con actuadores activos y pasivos son actualmente la tecnología de vanguardia para prevenir lesiones de espalda en los trabajadores al levantar objetos pesados. Sin embargo, aún existen muchos desafíos en ambos tipos de exoesqueletos, incluidos los actuadores rígidos, los riesgos de interacción humano-robot, el alto consumo de batería, el diseño voluminoso y la asistencia limitada. En este documento, se propone el diseño de un dispositivo de almacenamiento de energía compacto y ligero combinado con un actuador elástico en serie rotativo (ES-RSEA) para su uso en un exoesqueleto de soporte lumbar para aumentar el nivel de asistencia y aprovechar la bioenergía humana durante las dos etapas de la tarea de levantamiento. El dispositivo de almacenamiento de energía se encarga de almacenar y liberar energía mecánica pasiva mientras que el RSEA proporciona una excelente conformidad y previene lesiones por el movimiento no deseado del cuerpo humano. Las pruebas experimentales en el resorte espiral muestran excelentes características lineales (por encima del 99%) con una rigidez real del resorte de 9.96 Nm/rad. Los resultados demuestran que el ES-RSEA puede proporcionar asistencia de par máximo en la fase de ascenso con 66.6 Nm mientras genera casi 21 Nm de par del resorte durante el descenso sin encender el motor de corriente continua. En última instancia, el diseño propuesto puede maximizar el almacenamiento de energía de la energía humana, aprovechar la biomecánica de las tareas de levantamiento y reducir la carga del esfuerzo humano para realizar tareas de levantamiento.