Экзоскелеты: мобильность и эффективность нового поколения

Экзоскелеты: мобильность и эффективность нового поколения

Современные экзоскелеты сочетают в себе человеческий интеллект, инстинкты и суждения с роботизированной силой и выносливостью, чтобы сделать задачи более безопасными, легкими и эффективными. Джефф Брейки (Jeff Breakey), директор по продажам средств автоматизации, объясняет, как прецизионные решения Cone Drive Harmonic Solutions обеспечивают будущее промышленных рабочих во всем мире с помощью робототехники.

Люди и робототехника движутся в гармонии

Ожидается, что мировой рынок экзоскелетов вырастет с 500 миллионов долларов в 2021 году до 5 миллиардов долларов в 2030 году. Этому десятикратному расширению способствуют две основные тенденции:

  • Люди и работодатели хотят большей безопасности и эргономики на рабочем месте.
  • Нехватка рабочей силы заставляет людей работать более эффективно.

Экзоскелеты позволяют и то, и другое, особенно когда они питаются от батареи. Внезапно рабочий, который может поднять 40 фунтов. самостоятельно может управлять 200 фунтов. легко. Тяжелый груз облегчается для людей, обслуживающих самолеты или собирающих автомобили. Это связано с тем, что зубчатые решения в суставах экзоскелетов синхронно несут вес устройства и выполняемую задачу, одновременно увеличивая силу собственного тела владельца.

Cone Drive , входящая в состав группы Timken Industrial Motion, разрабатывает и производит ряд гармонических зубчатых передач, используемых в этих соединениях, от составных зубчатых передач до приводов, которые представляют собой полные сборки мотор-редукторов.

Брейки, проработавший с Cone Drive 26 лет, говорит, что компании доверяют в индустрии промышленной робототехники, основываясь на многолетнем опыте управления движением. Их гармонические решения применяются в высокотехнологичных экзоскелетах благодаря их легкому весу, компактности и высокому крутящему моменту.

«Экзоскелеты с батарейным питанием имеют те же проблемы, что и электромобили, — говорит он. «Они должны получить максимальную дальность или производительность от одного заряда. Это делает легковесность чрезвычайно важной. Тот факт, что люди носят экзоскелеты, делает снижение веса еще более важным».

Чтобы уменьшить массу, инженеры Cone Drive начали со стандартных гармонических зубчатых передач и оптимизировали конструкцию, чтобы уменьшить вес при сохранении тех же характеристик. Высокое передаточное число, присущее конструкции, приводит к большему крутящему моменту, что имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы суставы экзоскелета были такими же гибкими, как и люди, которые их носят.

Технология Cone Drive Harmonic Solutions® в экзоскелетах

Гармоническая технология обеспечивает точное движение и позиционирование экзоскелета. Эта механическая система передач позволяет экзоскелетам более плавно двигаться вместе с телом рабочего, снижая нагрузку на опорно-двигательный аппарат и повышая производительность.

Зубчатые передачи Cone Drive Harmonic Solutions адаптированы для уникальных конструкций экзоскелетов и позволяют снизить массу до 45% по сравнению с другими решениями. Отверстия в центре позволяют кабелям и оборудованию проходить через зубчатую передачу.

Дополнительные возможности для клиентов

Гонка по выводу на рынок новых экзоскелетов достигает апогея, и сейчас многие разработчики доказывают свои концепции. В ходе недавних полевых испытаний прототипа один из заказчиков Cone Drive продемонстрировал безопасность и эффективность использования экзоскелетов для подъема тяжестей в коммерческой авиации и других промышленных приложениях.

Помимо постоянной инженерной поддержки зубчатых передач, в том числе прецизионных циклоидальных зубчатых передач SPINEA для тяжелых роботов и экзоскелетов, клиенты пользуются преимуществами расширенного портфолио Cone Drive для промышленного перемещения, включая сопутствующие решения, такие как магнитные энкодеры для робототехники .

«Энкодеры используют сенсорную технологию для отслеживания движения и реагирования на него, как это делает нервная система в человеческом теле», — говорит Брейки. «Датчики обнаруживают намерения человека и предвидят нагрузку на сустав, чтобы система могла обеспечить достаточную мощность для этого сустава в нужное время».

Помимо проектирования, производственные возможности Cone Drive имеют решающее значение для нового рынка, находящегося на пороге быстрого наращивания производства. Уже растет спрос на промышленные экзоскелеты, а также на медицинские экзоскелеты, которые помогают пациентам улучшить физическую реабилитацию и мобильность.

Высокий уровень индивидуальной настройки в отрасли в зависимости от области применения, размера и требований к производительности может повлиять на продолжительность производственного цикла. Гибкая производственная сеть Cone Drive и гибкие инструменты означают, что она может обрабатывать множество вариантов и при этом укладываться в сжатые сроки производителей экзоскелетов.

«Экзоскелеты — это новинка, но они существуют уже 100 лет, — говорит Брейки. «Инженеры знают Cone Drive как сильную техническую и производственную компанию. Они ценят наши отношения с Timken, поскольку они укрепляют нашу стабильность на рынке. Они знают, что могут рассчитывать на ценность и целостность каждого из наших решений».


Одна инновация влечет за собой другую. Узнайте, как гармонические решения Cone Drive для робототехники были вдохновлены масштабной разработкой компанией технологии червячных передач для солнечной энергетики.