“改變生活”的外骨骼機器人

Marsi Bionics S.L.公司是一家領(lǐng)先的科技型初創(chuàng)企業(yè)，位于西班牙馬德里。

這家公司設(shè)計和制造用于醫(yī)療應(yīng)用的定制外骨骼機器人，以期未來取代許多患者每天依賴的輪椅。

數(shù)以百萬計的人患有截癱、腦性癱瘓和脊髓性肌萎縮癥 (SMA) 等神經(jīng)生理疾病。采用被動式輔助工具(如手杖、拐杖和助行器)進行神經(jīng)功能康復(fù)治療，對于改善因這些疾病造成的行動不便至關(guān)重要。

得益于機器人技術(shù)的最新進展，我們現(xiàn)在能夠使用主動式外骨骼機器人進行治療，以支撐患者的身體，并大大改善治療效果。

Marsi Bionics公司制造的外骨骼機器人能夠使肢體殘障人士自由站立、移動及與周圍環(huán)境互動。

Marsi Bionics選用雷尼紹關(guān)聯(lián)公司RLS提供的新型磁編碼器技術(shù)，打造出兩款新產(chǎn)品：兒童用ATLAS 2030外骨骼機器人和成人用MB-Active Knee (MAK) 單關(guān)節(jié)外骨骼機器人。

挑戰(zhàn)

ATLAS 2030外骨骼機器人的每肢有高達六個自由度。使用者穿戴外骨骼機器人能夠執(zhí)行獨立和自發(fā)動作，例如行走和坐下。

Marsi Bionics公司的MAK項目研發(fā)工程師兼經(jīng)理Alberto Plaza先生，介紹了在人形外骨骼機器人應(yīng)用中對編碼器的嚴(yán)苛要求：

“我們在開發(fā)外骨骼機器人時遇到的最大挑戰(zhàn)是能否可靠地獲取準(zhǔn)確的參考角度位置，因為機器人的結(jié)構(gòu)具有多種變化，導(dǎo)致設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和組裝非常復(fù)雜。

以前，我們使用自己的定制PCB編碼器，將這些編碼器完全連接到MAK和ATLAS外骨骼機器人的運動學(xué)結(jié)構(gòu)上。但是這樣經(jīng)常會出現(xiàn)問題，因為關(guān)節(jié)電機產(chǎn)生的雜散磁場會干擾磁編碼器，導(dǎo)致讀數(shù)錯誤。

在設(shè)計ATLAS和MAK外骨骼機器人時，我們決定在不影響性能的前提下，針對編碼器等關(guān)節(jié)組件采用最緊湊的設(shè)計，因為我們面對的空間限制很大。

另一個考慮因素是功能性：我們需要采用絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器，以確保即使在斷電之后，也始終能夠可靠地知道每個軸的角度位置?！?/span>

解決方案

Marsi Bionics為ATLAS外骨骼機器人選擇了RLS Orbis編碼器，為MAK膝關(guān)節(jié)外骨骼機器人選擇了RLS RM08編碼器。

Orbis編碼器是一款元件級絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器，設(shè)計用于空間受限的應(yīng)用：它采用通孔設(shè)計，可以直接安裝在關(guān)節(jié)電機軸上。

兩種編碼器均具有重量輕、體積小、慣性小的特點；采用非接觸、無摩擦設(shè)計以消除機械磨損；并且具有高角度分辨率和高精度，可確保出色的伺服性能。

結(jié)果

采用RLS磁編碼器，MarsiBionics能夠設(shè)計和制造外骨骼矯形設(shè)備，幫助改善患有SMA、多發(fā)性硬化和中風(fēng)偏癱等疾病的患者的生活質(zhì)量。

Plaza先生總結(jié)道：

“實現(xiàn)設(shè)備的每個關(guān)節(jié)的穩(wěn)定運動和精確位置至關(guān)重要。就這一點而言，編碼器采集的數(shù)據(jù)是生成參考位置的基礎(chǔ)。RLS和雷尼紹針對我們的應(yīng)用提供了最佳的編碼器反饋解決方案。”