ARC Angel:Инновационная система НАСА снижает утомляемость рук при тренировках Sub-1G

Космический центр Джонсона, Хьюстон, Техас

Система активного управления ARC ANGEL может автоматически разгружать различные ручные инструменты, предотвращая усталость рук во время тренировок с нагрузкой менее 1G. (Изображение:НАСА)

Новаторы из Космического центра имени Джонсона НАСА (JSC) разработали наземную роботизированную систему обучения, сокращенно названную «ARGOS». Он может активно имитировать невесомость космонавта в космосе, используя подвесную взлетно-посадочную полосу и систему привода моста, чтобы частично или полностью разгрузить его вес с помощью прикрепленных тросов, эффективно подвешивая его над землей. Хотя туловище и ноги испытуемого разгружены, руки и тяжелые ручные инструменты — нет.

Технология активированного управления в реальном времени для отрицания гравитационного воздействия ARGOS на конечности (ARC ANGEL) была разработана для разгрузки рук испытуемого в скафандре и противодействия усталости, возникающей при выполнении тренировочных действий с использованием ARGOS. Как и ARGOS, ARC ANGEL обеспечивает разгрузку посредством активного натяжения кабеля, управляемого компьютером. Кабели натянуты между манжетами на руках, расположенными чуть выше каждого локтя, и моторизованными катушками, прикрепленными к похожей на рюкзак системе первичного жизнеобеспечения (PLSS) скафандра.

Эту технологию активной разгрузки можно использовать для ряда приложений в дополнение к моделированию среды G от нуля до единицы. Например, пациенту, реабилитирующему плечо, может быть полезна помощь в движении, которая разгружает вес руки или нагрузку на захват, строитель, несущий тяжелый инструмент, может легче манипулировать им, или это может компенсировать вес оборудования для военнослужащих, что в конечном итоге предотвратит утомление конечностей, которое в противном случае могло бы возникнуть.

ARC ANGEL — активная роботизированная система, подобная ARGOS; тем не менее, его электродвигатель не установлен над системой взлетно-посадочной полосы и моста, а вместо этого установлен на похожем на рюкзак PLSS испытуемого, где двигатель (двигатели) передает в реальном времени крутящий момент, разгружая плечи, через кабели. Если испытуемый берет в руки молоток, система немедленно отреагирует и разгрузит вес молотка относительно запрограммированной среды.

Система состоит из электродвигателя(ов), мягких товаров, электронного оборудования, встроенного программного обеспечения и программного обеспечения. Чтобы обеспечить бесперебойную работу манипулятора, разгружающего аналоговую нагрузку, и оптимизировать производительность системы, инженеры АО разработали программное обеспечение, которое использует кинематические алгоритмы и архитектуру с обратной связью для управления двигателем, а также специальные сценарии компьютерного языка для приема данных датчиков. Это позволяет подсистемам ARC ANGEL легко интегрироваться и точно моделировать среду с перегрузкой от одного до нулевого.

Во время работы компактные датчики натяжения и инерционные измерительные блоки определяют вес и движение руки и обеспечивают систему управления с обратной связью, которая передает данные на одноплатный компьютер и необходимое встроенное ПО для обработки. Также был разработан собственный графический интерфейс пользователя, обеспечивающий элементы управления для ввода желаемых значений разгрузки руки.

Кроме того, ARC ANGEL оснащен собственным источником питания, который обеспечивает питание своих компонентов без использования внешних кабелей. Это дает возможность функционировать независимо от ARGOS и в дальнейшем подходит для потенциальных наземных приложений. Эта работа напрямую связана с активной разработкой экзокостюмов, которые реализуются для реабилитации и/или вспомогательных медицинских устройств. ARC ANGEL, по сути, обеспечивает желаемую помощь (разгрузку), сохраняя при этом полный диапазон движений объекта. Аппаратное и программное обеспечение системы можно модифицировать для индивидуальной адаптации человека без скафандра и обеспечения движения конечностей, а не только разгрузки рук.

НАСА активно ищет лицензиатов для коммерциализации этой технологии. Пожалуйста, свяжитесь с консьержем по лицензированию НАСА по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript. или позвоните по телефону 202-358-7432, чтобы начать обсуждение лицензирования. Для получения дополнительной информации посетите здесь  .