Fluid Power peut-il jouer un rôle dans les exosquelettes portables?

Lors de la conférence Fluid Power Innovation and Research de cette semaine, qui s'est tenue au Hyatt Regency Minneapolis, le professeur Thomas G.Sucre (photo ci-dessous à gauche) de l'Arizona State University a discuté des tendances des robots portables et des opportunités que ces appareils offraient pour la technologie de l'énergie hydraulique.

Selon Sugar, la clé de ces appareils est que de plus en plus d'humains meurent simplement de décomposition - nous vieillissons à mesure que la médecine s'améliore. Et même pour ceux qui souffrent d'une maladie, par exemple le cancer, les maladies cardiaques ou le diabète, il est souvent plus difficile de marcher, de se lever et de descendre, de soulever des objets.

"Les gens vieillissent et ils veulent toujours marcher, ils veulent toujours être agiles", a déclaré Sugar, notant que la position assise contribuerait au diabète, aux maladies cardiovasculaires et aux risques plus élevés d'autres types de mortalité. «Nous devons marcher, c'est pourquoi des systèmes portables [sont nécessaires]. Nous devons marcher. "

SugarSugar a déclaré que les fondements des technologies pour les appareils portables sont maintenant là.

«Nous avons des batteries, des microprocesseurs. Vous aurez toujours besoin de meilleurs actionneurs, mais il existe des systèmes. Les robots portables sont essentiels pour le marché de la santé, le marché assisté, les fabricants, l'armée et les loisirs. »

Qu'il s'agisse d'exosquelettes, d'orthèses ou de prothèses, il a déclaré que les concepteurs doivent créer des appareils qui interagissent de manière transparente avec l'utilisateur; vous ne pouvez pas les forcer dans un certain type de mouvement. La personne doit être capable de marcher et d'être «suivie» par le robot - vous ne pouvez pas perturber les cycles de marche ou les mouvements normaux. Les gens veulent pouvoir bouger confortablement. Et les exosquelettes massifs que beaucoup de gens envisagent ne sont pas la réalité dans un avenir proche, des unités plus petites - idéalement 10 lb ou moins de poids - sont idéales. Sugar a déclaré que lors des tests, les personnes qui portaient des appareils plus grands, dans la gamme de 16 livres, avaient l'impression de marcher dans une piscine ou que c'était comme un équipement d'exercice.

L'équipe de Sugar a créé un exosquelette de la hanche, avec une augmentation métabolique de 10%. Il a dit qu'il était en fait 10% plus facile de fonctionner avec l'appareil que pas du tout. Il y avait aussi des gens qui couraient vite, à 12,8 milles à l'heure. Ils se sont concentrés sur les angles de phase pour aider à fournir de l'énergie à l'utilisateur, en examinant la vitesse et la position des membres.

Sugar a détaillé certains des nombreux aspects des appareils portables actuellement en développement, notamment:

• Appareils qui alimentent les hanches et les genoux, forçant les gens à suivre un schéma de marche

• Prothèses qui peuvent tester la rigidité chez un utilisateur individuel et la régler

• Dispositifs spécifiquement pour les amputés (grand nombre d'amputés de vétérans militaires et de diabétiques)

• Exosquelettes de rééducation attachés aux tapis roulants pour permettre aux gens de marcher

• Dispositifs qui permettent aux victimes d'AVC de pratiquer des tâches répétitives et de construire ces voies neurales

• Dispositifs de compensation de gravité utilisés avec les patients atteints de dystrophie musculaire

• Des vêtements qui permettent aux personnes âgées de se lever avec succès des chaises

• Systèmes musculaires pneumatiques pour une variété d'utilisations d'assistance

• Systèmes hydrauliques pour ramasser des poids énormes, adaptés aux utilisations d'entreposage

• Dispositifs qui s’attachent aux outils de travail et réduisent la charge sur l’utilisateur, comme un râteau utilisé pour déposer l’asphalte

• Dispositifs d'assistance à la main qui permettent à l'utilisateur de mieux saisir les objets

• soi-disant chaises chairless, qui permettent à l'utilisateur de s'accroupir - elles se verrouillent ensuite en place, de sorte que l'utilisateur peut travailler dans une position autrement inconfortable

• Dispositifs récréatifs, qui aident au ski - en utilisant des dispositifs de barrage pneumatiques ou hydrauliques pour les genoux, et

• Appareils d'assistance pour permettre aux coureurs récréatifs de courir plus vite

Sugar a souligné que la durée de vie de la batterie et la durabilité des composants sont des préoccupations clés.

«L'armée a déclaré qu'elle voulait qu'un soldat fasse une marche de huit heures, ce qui représente environ 5 000 à 8 000 pas. Avec une batterie lithium-ion de 5 ampères, 24 V, nous faisons huit heures de marche. Vous ne pouvez le faire que si vous stockez correctement l'énergie », a-t-il déclaré. «Nous utilisons généralement une batterie de 1 lb, ce qui vous donne environ trois heures de vie, de la marche continue, et l'idée est que vous échangez. Ce n'est pas ça le problème. Le plus gros problème est [dans le secteur privé], Medicare ne paiera qu'une seule cheville tous les cinq ans, vous avez donc besoin d'un appareil qui peut faire environ dix concerts, le moteur et les roulements doivent faire environ 10 cycles de concert — donc le cycle de vie est le plus grande préoccupation. "

L'hydraulique et la pneumatique peuvent trouver des créneaux dans les appareils portables dans les années à venir, et Sugar a souligné que l'industrie devrait envisager de s'intéresser davantage à la robotique douce, où la pneumatique est évidemment un acteur essentiel.

"Il y a un gros coup de pouce dans ce domaine, pour s'éloigner des gros appareils maladroits", a-t-il déclaré.

Et pour l'hydraulique, où peut-elle être plus adaptée à la manutention de charges?

«Il y a toujours ce besoin pour les gens de charger et décharger des choses. J'ai rencontré le PDG de Walmart lors d'une conférence il y a deux semaines, et il a dit: «Eh bien, nous avons tous ces robots dans les centres de distribution, c'est parfait - et les centres de distribution sont une robotique éteinte, et c'est certainement là que nous allons . Mais j'ai 11 000 magasins, et en moyenne, deux camions vont dans chaque magasin chaque nuit, donc nous devons décharger 22 000 camions chaque nuit - il y a toujours un besoin d'humains là-bas. »