机器人外骨骼技术已经存在了近60年,但其复合材料基地的最新进展使其成为本世纪30年代火星任务的一个组成部分。
图片来源:天氏欧森
对许多人来说,长期外骨骼让人联想到身披盔甲的超级英雄,比如钢铁侠甚至蝙蝠侠,或者是科幻小说中的人物。欧洲杯线上买球
虽然其中大部分来自作家和艺术家丰富的想象力,但科学界同样丰富的力量正在把这种科幻小说变成科学事实。欧洲杯线上买球
包裹在身体周围的刚性结构通常用于协助关节运动,称为外骨骼。这种“外服”帮助穿着者的肌肉收缩和伸展,就像人造肌肉一样。
第一批机器人外骨骼的研制是在1965年开始的。当时通用电气公司开发了Hardiman,这是一种大型全身外骨骼,旨在增强用户的力量以允许起吊重物。
20世纪60年代末,塞尔维亚Mijjro PuPin研究所和1970年代早期在美国威斯康星大学麦迪逊分校开发了第一个用于步态辅助的外骨骼。
马特·迪金森博士,高级讲师在机械工程中央兰开夏普雷斯顿大学,任教于各地的概念设计领域,特别注重对复合材料的通过3D打印技术的应用。欧洲杯足球竞彩他的作品从大学新数百万英镑的工程创新中心。
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“我会说实话,如果你告诉我三年前我们就在发展中世界领先的外骨骼技术的边缘,我会质疑你的理智,但我们在这里,”马特说。
这一切都要归功于当地一名少年,他在2019年赢得了地区初级工程师比赛。
幸运的是,这是我的责任,以评估每个条目,这一个瞬间触动了我的心弦,因为它简单地问为什么没有特别的套装,或外骨骼与肌肉疾病的孩子可以穿流动性,以帮助。对我来说,它是这样一个显而易见的想法,必须有一个在那里已经但是怎么错了我!”
马特·迪金森博士,中央兰开夏大学机械工程高级讲师
设计是缺乏发展的主要原因。例如,你如何制作出一套轻便实用、随主人“成长”、成本低、人人都能穿的西装?
作为一名机械工程师,我的第一个想法是用铝制作西装,回想起来,这是完全不可行的,而且制作成本非常昂贵。”
马特·迪金森博士,中央兰开夏大学机械工程高级讲师
所需的材料必须是轻量级的和可访问的,但它也需要的是实惠。总之,技术将是不切实际的,如果没有人能保持它,或者如果低收入家庭买不起。
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“这套宇航服的结构被称为被动设计系统,这意味着它是宇航服的一部分,充当一个收缩点,就像肌肉一样,但它也是一个被动外骨骼,分配力量和负载。”
“通过采用这两种方法,我们试图将这两种技术结合起来,构建一个混合系统,既支持人体结构,也有助于肌肉收缩和伸展,这导致了我们设计的一种新的定制驱动方法的开发。”
“我最初寻找有潜力的材料来支持这个标准是聚乳酸PLA。在这一点上,没有人测试的材料,看看它是否是能够支撑人体,但结果很快表明我们已经打一些极其特殊的。”
该复合材料的适用性在设计的第一次迭代中得到了证明,尽管必须解决人体皮肤中乳酸对该材料的潜在渗透性以及该材料对紫外光的反应问题。
“皮肤有时会激活材料中的乳酸,这会导致细菌的形成,最终损害其结构的完整性。这使得我们将一种嵌有铜纳米颗粒的材料结合在一起,这种材料可以在汗液和复合材料之间形成屏障——如果你喜欢的话,这是一种完美的抗菌材欧洲杯猜球平台料。”马特说。
切碳PET也在开发中。这是因为复合材料提供了额外的强度,它将被用作支撑结构的核心,包裹在碳纤维和聚乳酸中。
“基本上,所有的项目,如这个,事情不断在开发中。这些都是我们向前的时刻移动的欧洲杯足球竞彩材料,但我们正在不断寻求开发可取代他们的新的复合材料,”继续马特。
在这一阶段,除非我们对这些材料的力学性质有更好的了解,否则我们无法取得任何进展,这正是蒂纽斯·奥尔森(Tinius Olsen)发挥作用的地方。欧洲杯足球竞彩
马特·迪金森博士,中央兰开夏大学机械工程高级讲师
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对工作伙伴的场面在英国主要的工程显示了一组在会议的机会。本次会议已经看到了公司的贷款,最初,光学引伸一个平台,50英石测试框架以及该公司功能强大的Horizon测试软件。如有需要,技术人员也在现场提供指导和建议。
然而,这种合作关系远不止于机械和咨询。Matt通过Tinius Olsen被介绍到ASTM国际,成为外骨骼开发标准F48.04委员会的小组委员会主席。
“首先,什么ASTM F48委员会正在考虑,与任何R&是要与人类使用可以利用d项目,是正在被使用的部件的故障疲劳”。
“通过日常使用中的压缩、拉伸和弯曲运动,还存在所用部件和/或材料的预期寿命。我们现在拥有的Tinius Olsen机器和仪器将使我们能够以更高的速度进行所需的测试,大大缩短研发时间。”
“该协会为该项目打开的大门是巨大的,我们实际上已经从普雷斯顿的一个实验室弹射到了国际舞台上,见证了这一发展呈指数级向前推进。如果没有蒂尼乌斯·奥尔森,我们根本无法达到目前的水平。”
“我们的最终目标是开发一种可以提供辅助生活的西装。它并不是为了给患有肌肉疾病的孩子更多的力量,更多的是给他们更多的活动能力,更多的独立性,最重要的是,更高的生活质量。”
该诉讼将于今年晚些时候进行人体试验。
其他应用
这种发展可以成功地应用于比医学领域更多的地方。例如,对于计划于21世纪30年代中期进行的火星任务,美国国家航空航天局(NASA)等太空机构可以将这项技术应用到他们的宇航服设计中。
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这可以扩展到军事上的应用,而不仅仅是支持飞行员和士兵,而且技术人员和地勤人员负责坦克,重型条例和飞机的建设和维护的车身结构。
这项技术也有利于体育运动。身体防护设备2020欧洲杯下注官网对于像橄榄球和美式橄榄球运动是显而易见的应用,但对于运动损伤的辅助治疗的机会也很大。
与建筑业和其他制造业相关的重型起重作业可能会减少工人因劳累和背部受伤而损失的工作时间。
中央兰开夏大学工程创新中心
位于普雷斯顿校园,中央兰开夏,英国大学的工程创新中心(EIC)是汇集了领先的商业头脑,世界领先的研究和发现和协作的精神激励教学。
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兰开夏作为先进工程、航空航天和制造业的国家卓越中心的地位因新的3500万英镑的EIC而得到加强。这有助于保持英国在这些领域的全球领先地位。
据工程专业的学生提供与机会一起行业合作伙伴和研究专家,有机会工作得到认真处理飞行模拟器和无人驾驶技术,工作在航空航天和赛车实验室内的车辆,实验的3D打印,以及更多。
最先进的教学和研究设施直接与行业接轨,为学生提供现场项目的真实体验。
通过这样做,EIC在区域和国家规模上成为工业战略的先锋之一,培养下一代世界级工程师,解决创新需求。
该中心检查在当代社会巨大的重点和英国工业战略的元素可能的解决方案。其目的是支持,管理和促进战略发展和知识转让和工程研究,这将使行业应对挑战在国内和世界各地的生长。
活动的重点是多种含有一个多样化的一系列专业实验室,涵盖了众多领域,包括复合材料,智能机,石油和天然气,航空航天,3D打印和赛车运动的研究领域内。
本信息来源、审查和改编自Tinius Olsen提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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