Esoscheletri: mobilità ed efficienza di nuova generazione

Esoscheletri: mobilità ed efficienza di nuova generazione

Gli esoscheletri di oggi combinano l’intelligenza umana, l’istinto e il giudizio con la forza e la resistenza robotica per rendere le attività più sicure, facili ed efficienti. Jeff Breakey, direttore delle vendite di automazione, spiega come la precisione Cone Drive Harmonic Solutions® abiliti la futura forza lavoro industriale mondiale attraverso la robotica.

Umani e robotica si muovono in armonia

Si prevede che il mercato globale degli esoscheletri crescerà da 500 milioni di dollari nel 2021 a 5 miliardi di dollari nel 2030. Due tendenze principali stanno guidando questa espansione di dieci volte:

  • Le persone e i datori di lavoro vogliono una maggiore sicurezza ed ergonomia sul posto di lavoro, e
  • La carenza di manodopera sta sfidando le persone a lavorare in modo più efficiente.

Gli esoscheletri abilitano entrambi, soprattutto quando sono alimentati a batteria. All’improvviso, un lavoratore che può raccogliere 40 libbre. da soli possono gestire 200 libbre. senza sforzo. Il carico pesante è alleggerito per le persone che effettuano la manutenzione di aeromobili o assemblano automobili. Questo perché le soluzioni di ingranaggi nelle articolazioni degli esoscheletri portano in modo sincrono il carico del peso dell’unità e il compito da svolgere, aumentando al contempo la forza del corpo di chi lo indossa.

Cone Drive , una parte del gruppo Industrial Motion di Timken, progetta e produce una serie di soluzioni di ingranaggi armonici utilizzati in questi giunti, dai gruppi di ingranaggi componenti agli attuatori, che sono gruppi motoriduttori completi.

Breakey, che ha lavorato con Cone Drive per 26 anni, afferma che l’azienda è affidabile nel settore della robotica industriale sulla base di decenni di esperienza nel controllo del movimento. Le loro soluzioni armoniche vengono adottate in applicazioni di esoscheletri di fascia alta grazie alle loro caratteristiche di leggerezza, compattezza e densità di coppia.

“Gli esoscheletri alimentati a batteria hanno sfide simili a quelle delle auto elettriche”, afferma. “Devono ottenere la massima portata, o produttività, da una singola carica. Questo rende la leggerezza estremamente importante. Il fatto che gli esoscheletri siano indossati dalle persone rende la riduzione del peso ancora più cruciale.

Per ridurre la massa, gli ingegneri di Cone Drive iniziano con riduttori armonici standard e ottimizzano il design per renderlo più leggero pur mantenendo le stesse prestazioni. L’elevato rapporto di trasmissione insito nel design porta a una maggiore capacità di coppia, che è fondamentale per garantire che le articolazioni dell’esoscheletro siano flessibili come gli esseri umani che le indossano.

Tecnologia Cone Drive Harmonic Solutions® negli esoscheletri

La tecnologia armonica consente il movimento e il posizionamento precisi dell’esoscheletro. Questo sistema di ingranaggi meccanici consente agli esoscheletri di muoversi in modo più fluido con il corpo del lavoratore, riducendo lo sforzo muscoloscheletrico e migliorando la produttività.

Le trasmissioni a ingranaggi Cone Drive Harmonic Solutions sono personalizzate per design di esoscheletro unici e riducono la massa fino al 45% rispetto ad altre soluzioni. I fori centrali consentono il passaggio di cavi e apparecchiature attraverso gli ingranaggi.

Le funzionalità adiacenti offrono ai clienti

La corsa per portare nuovi esoscheletri sul mercato sta arrivando al culmine, con molti sviluppatori che stanno dimostrando i loro concetti ora. In un recente test sul campo del prototipo, un cliente di Cone Drive ha dimostrato i vantaggi in termini di sicurezza ed efficienza dell’utilizzo di esoscheletri per il sollevamento di carichi pesanti nell’aviazione commerciale e in altre applicazioni industriali.

Oltre al supporto tecnico continuo per le soluzioni di ingranaggi, tra cui gli ingranaggi cicloidali di precisione SPINEA per la robotica e gli esoscheletri più pesanti, i clienti stanno approfittando dell’ampio portafoglio di movimento industriale di Cone Drive, comprese le soluzioni adiacenti come gli encoder magnetici per la robotica .

“I codificatori utilizzano la tecnologia di rilevamento per monitorare e rispondere al movimento, proprio come fa il sistema nervoso nel corpo umano”, afferma Breakey. “I sensori rilevano l’intenzione umana e anticipano il carico articolare in modo che il sistema possa fornire energia sufficiente a quell’articolazione al momento giusto.”

Oltre all’ingegneria, le capacità di produzione di Cone Drive sono cruciali per un nuovo mercato all’apice di una rapida crescita della produzione. La domanda è già in aumento per gli esoscheletri industriali, così come per gli esoscheletri medici che aiutano i pazienti a migliorare la riabilitazione fisica e la mobilità.

L’elevato livello di personalizzazione del settore, a seconda dell’applicazione, delle dimensioni e dei requisiti prestazionali, può influire sui tempi del ciclo di produzione. L’agile rete di produzione e gli strumenti flessibili di Cone Drive consentono di gestire molte variazioni e di rispettare le scadenze ravvicinate dei produttori di esoscheletri.

“Gli esoscheletri sono nuovi, ma esistiamo da 100 anni”, afferma Breakey. “Gli ingegneri conoscono Cone Drive come una forte azienda tecnica e manifatturiera. Apprezzano il nostro rapporto con Timken perché consolida la nostra stabilità sul mercato. Sanno che possono aspettarsi valore e integrità da ognuna delle nostre soluzioni”.


Un’innovazione tira l’altra. Scopri come le soluzioni armoniche di Cone Drive per la robotica sono state ispirate dall’ampio sviluppo della tecnologia degli ingranaggi a vite senza fine dell’azienda per l’industria solare.