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Mesure précise de la charge dans les articulations de l'exosquelette

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Écrit par Project March

Project MARCH is a team of students developing, building and testing an exoskeleton for people with spinal cord injuries. One part of the exoskeleton is the rotational joint, which allows for movement in the knee and hip. In order to facilitate more complex movements, e.g. maintaining balance, the exo needs to be aware of the loads acting on its joints. For the aforementioned rotational joint, this is done by the custom static torque sensors ATF336-Z provided by Althen.

Le projet MARCH est une équipe d'étudiants qui développe, construit et teste un exosquelette pour les personnes souffrant de lésions de la moelle épinière. L'une des parties de l'exosquelette est l'articulation rotative, qui permet de bouger le genou et la hanche. Afin de faciliter des mouvements plus complexes, par exemple pour maintenir l'équilibre, l'exosquelette doit être conscient des charges qui agissent sur ses articulations. Pour l'articulation rotative susmentionnée, cela est possible grâce aux capteurs de couple statiques ATF336-Z fournis par Althen.

Project March

Le projet MARCH est un projet de l'Université technique de Delft dans le cadre duquel, chaque année, une nouvelle équipe de 27 étudiants se réunit pour développer, construire et tester un exosquelette. Ce dispositif permet aux personnes qui ne peuvent pas bouger leurs membres inférieurs en raison d'une lésion de la moelle épinière de se lever et de marcher à nouveau.

L'un des plus grands défis des exosquelettes à l'heure actuelle est de se tenir debout et de marcher en équilibre, c'est-à-dire sans avoir besoin d'utiliser des béquilles. Pour y parvenir, il est essentiel de connaître les charges agissant sur toutes les articulations du système. Cela s'avère très difficile à réaliser pour les articulations rotatives utilisées dans l'exo, car elles doivent être à la fois robustes et compactes et n'offrent que peu d'espace de conception.

Difficile de distinguer les charges axiales des charges hors axe

Ces deux dernières années, le Projet MARCH et Althen ont collaboré à l'intégration d'un capteur dans l'une des parties de l'articulation tout en limitant au maximum les modifications apportées à cette partie et à l'ensemble de l'articulation, ce qui a rendu très difficile la distinction entre les charges axiales et les charges hors axe. Cette année, Althen a apporté son aide avec 6 capteurs de couple statiques ATF336-Z 360Nm et 2 capteurs à membrane miniatures ALF255-Z5398-3KN-Sortie numérique RS485.

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Sélection des capteurs de couple et critères d'intégration

Comme le capteur de type F336 avait déjà été choisi les années précédentes en fonction des cas de charge prévus, nous l'avons conservé. Nous avons également conservé la plage de 360 Nm. D'autres exigences importantes étaient une différence significative dans l'ampleur des charges axiales et hors axe, ainsi que l'adaptation du capteur à l'espace de conception plutôt restreint et la possibilité de l'intégrer facilement dans la conception préexistante de l'actionneur.

Intégration et essais du capteur en toute transparence

Après un processus de conception collaboratif, nous avons abouti à des capteurs de couple en forme de disque qui pouvaient être facilement intégrés dans nos articulations rotatives. Cela nous a permis d'inclure l'installation et les tests initiaux dans notre processus normal d'assemblage, de test et d'installation des articulations dans notre exo. Au cours des essais initiaux, les valeurs de couple fournies par le capteur ont été vérifiées et des essais initiaux ont été effectués pour quantifier l'ampleur des charges hors axe, ce qui a également donné des résultats très prometteurs.

L'amélioration de la détection des charges hors axe marque une étape importante

Cette itération des capteurs de couple semble définitivement plus fiable, en particulier en ce qui concerne les charges hors axe. Si c'est le cas à la fin, cela signifierait un grand pas en avant pour nous sur la voie de la station debout et de la marche auto-équilibrées. Nous sommes très reconnaissants de l'aide apportée par Althen, de son expertise et du temps qu'il nous a consacré.

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Contactez-moi et voyons comment nous pouvons collaborer.

Daan Visser

SALES ENGINEER