Экзоскелет электродистанционный
Экзоскелет электродистанционный — это экзоскелет без прямой механической связи человека с силовыми манипуляторами экзоскелета. Человек механически руководит лишь управляющими манипуляторами. Любой управляющий манипулятор делает передачу отрицательной обратной связью углов, сил по проводам собственному силовому манипулятору и обратно. Датчики силы имеется в управляющих манипуляторах, в приводах силовых манипуляторов экзоскелета.
Приводы управляющих манипуляторов обнуляют силу в датчиках, отводя их от пальцев, от рук, от ног, передают в оператора силы действующие на экзоскелет. Управляющие манипуляторы закреплены в зажимной раме туловища оператора экзоскелета. Для реализма ощущений экзоскелет имеет малое усиление в работе с маленьким весом.
С ростом веса груза усиление растет. Управляющие манипуляторы возможно заменить нейроинтерфейсом.
Электродистанционный интерфейс экзоскелета снимает ограничения размеров, силы, скорости экзоскелета, повышает безопасность работы оператора, делает вероятной работу в режиме андроида. Экзоскелет электродистанционный — это разновидность андроида. Вероятно телеуправление с удалённого киберкостюма.
Механический экзоскелет прямой передачей импульса снаряда соперника убивает воина. Электродистанционные армейские экзоскелеты разгружают воина от импульса снарядов соперника пружинной прогрессивной подвеской киберкостюма экзоскелета. Киберкостюм крепится позади к туловищу экзоскелета около центра весов (чтобы не укачало).
Экзоскелет сидя опускает назад-вниз, слева киберкостюма люк-трап со ступенями. Человек входит, поворачивает направо к зажимной раме туловища. Справа позади люк-2 раскрывающийся вовнутрь для безопасности оператора. Спиной к зажимной раме туловища человек делается ступнями в зажимные рамы ступней киберкостюма.
Садится в велосипедное седло зажимной рамы таза, в горизонтально расположенные зажимные рамы бедер. Жмет зеленую кнопку. В зажимной раме ступни пластина с 2 передними датчиками силы, регулирующими приводом длину зажимной рамы ступни. Ступню зажимает зажимная рама ступни.
Левый цепной зажим зажимной рамы таза фиксирует таз сбоку-спереди у верхней левой боковой кости таза. Правый цепной зажим зажимной рамы таза фиксирует таз сбоку-спереди у верхней правой боковой кости таза. В велоседле выдвигается снизу передний упор, поворачивает треугольный зажим на 90?, зажимает им таз спереди. Рычаг-звенья-1-2-3-4 цепного поясничного зажима зажимают поясницу до успехи стандарта силы в тросе.
Привод рычаг-звеньев цепного захвата от тросов коробки маховично-кулачкового привода по секторным шкивам рычагов-звеньев. Громадный диаметр секторного шкива троса у рычаг-звена-1. У рычаг-звена-2 диаметр секторного шкива троса меньше в столько раз, во какое количество суммарная протяженность рычаг-звеньев-1-2 больше длины рычаг-звена-1.
Подобное отношение диаметров секторных шкивов троса остальных рычаг-звеньев дает однообразную силу прижима рычаг-звеньев к телу одним неспециализированным тросом (разжимают рычаг-звенья торсионы). Зажимные рамы имеют надувные зажимные камеры зажима рук, ног. Зажимные камеры складываются из камер-1-2. В внешней камеры-2 находится камера-1. Камера-1 регулирует силу зажима зажимной камеры. Внешняя камера-2 регулирует расход кондиционируемого воздуха обдува кожи рук, ног.
Камера-2 имеет множество отверстий кондиционируемого воздуха.
Зажимной рамы голени нет. Верхняя часть зажимной рамы ступни шарнирно соединена с зажимной рамой бедра. Все зажимы зажимных рам киберкостюма крепятся к корпусу зажимной рамы параллелограммной подвеской с датчиками продольной (от оси зажимной рамы) смещения. Зажимная рама бедра имеет зажим лишь в нижней части бедра (у колена). Верхняя часть зажимной рамы бедра шарнирно соединена с зажимной рамой таза. Изменение длин зажимных рам киберкостюма делают отдельные тросы.
График усиления обратной связи совокупности трансформации длины зажимных рам: первые 0,1сек усиление громадное, после этого меньше.
В случае если задняя подколенная часть голени не касается рычажного ролика датчика силы с обратной связью привода зажимной рамы бедра — привод укоротит зажимную раму бедра. До появления в датчике силы стандартной величины. Стандарт силы привод держит постоянным трансформацией длины зажимной рамы бедра. Так трудятся все зажимные рамы киберкостюма в двусторонней обратной связи привода с датчиками силы.
Нижнюю часть бедра (у колена) зажимает зажимная рама бедра.
Зажимной рамы локтя нет. Верхняя часть зажимной рамы кисти шарнирно соединена с зажимной рамой предплечья. В центре зажимной рамы плоской части кисти 2D-шарнир-L с осью поперечной параллельной плоскости ладони. Датчик продольной (от локтя) силы 2D-шарнира-L приводом регулирует по стандарту силы расстояние от него до зажатого зажимом нижней части предплечья. 2 угла плоскости ладони к оси локтя снабжают тросы маховично-кулачкового привода.
Зажимная рама предплечья зажимает нижнюю часть предплечья. Зажимная рама предплечья имеет зажим лишь в нижней части предплечья. Верхняя часть зажимной рамы предплечья шарнирно соединена с зажимной рамой туловища. Человек разводит горизонтально вбок на 45° предплечья, направив локти вперед.
Туловище жмет датчик силы зажимной рамы чуть ниже шеи. Цепные захваты зажимной рамы туловища зажимают человека под мышками по бокам спереди, плечи сверху-спереди. Рычажный ролик зажимной рамы предплечья повернувшись касается верхней (для стоячего человека) части локтя. По положению рычажного ролика положения локтя софт приводом непрерывно регулирует длину зажимной рамы предплечья. Зажимные рамы локтя стоят горизонтально вперед.
Ладонь ложится в зажимную раму плоской части кисти. Рычажный ролик положения зажимной рамы кисти двигает ее до соприкосновения с плоскостью ладонью. Зажимная рама кисти зажимает плоскость ладони. Привод поворачивает на 45° к плоскости ладони зажимные рамы пальцев. Фалангу-1 указательного пальца прижимаем к зажимной раме пальца. Фаланга-2, согнутая под прямым углом к фаланге-1, по пружинному рычажному ролику приводом обратной связи устанавливает длину зажимной рамы фаланги-1.
Зажимная рама фаланги-1 зажимает дальний сустав фаланги-1. Ближний сустав фаланги-1 не имеет зажима. Фаланги-2-3 прижимаем к зажимной раме пальца. Рычажный ролик положения фаланги-3 устанавливает приводом длину зажимной рамы фаланги-2. Зажимная рама фаланги-2 зажимает дальний сустав фаланги-2.
Ближний сустав фаланги-2 не имеет зажима. На фалангу-3 наезжает наперсток по форме кончика пальца с датчиком силы. Датчик силы устанавливает длину зажимной рамы фаланги-3.
Зажимная рама фаланги-3 не имеет зажимов. Подобно в остальных пальцах кисти. Зажимная рама каждой фаланги пальца имеет параллелограммную конструкцию, разрешающую сгибать палец тягой, разгибать тросом силой привода до 100кг (индивидуальные установки).
Привод на голову опускает кибершлем — сферический 3D-экран радиусом 30см. Лобового стекла нет: круговая 3D-картина кибершлема с стереотелекамер (с управляемыми шторками) адаптивного (от поворота головы) кругового обзора в верхней части экзоскелета. Внешний фокус телекамер перемещает перемещение челюсти либо изменение расстояния между зрачками.
Координатная база экзоскелета — инфракрасные датчики расстояния. Инфракрасные излучатели шарнирных точек зажимных рам рук, ног, пальцев. 2 инфракрасных приемника зажимной рамы туловища справа, слева по бокам спереди пояса, ниже верхнего шарнира локтя. 2 инфракрасных приемника зажимной рамы туловища справа, слева по бокам позади пояса, ниже верхнего шарнира локтя. 2 инфракрасных приемника зажимной рамы туловища спереди в правом, левом плече.
В зажимной раме правого бедра сверху сбоку справа 2 инфракрасных излучателя спереди, позади для инфракрасных правых приемников пояса зажимной рамы туловища. В зажимной раме бедра спереди снизу инфракрасный излучатель для передних поясных инфракрасных приемников зажимной рамы туловища. В зажимной раме правой голени сбоку снизу с внешней стороны позади инфракрасный излучатель для правых поясных инфракрасных приемников зажимной рамы туловища.
В носке зажимной рамы ступни инфракрасный излучатель для инфракрасного приемника бокового центра зажимной рамы голени. Инфракрасные светодиоды рук, ног излучают импульс поочередно. Координаты светодиода по времени пролёта импульса до 3 разнесенных приемников минус задержка излучения импульса излучателем, минус задержка приема импульса приемником. Координаты пальцев рук совокупности координат зажимной рамы кисти.
Излучатели, приемники 3-кратно дублированы. Инфракрасная совокупность дублируется датчиками перемещения 40 тросов рук, ног.
Вместо головы у экзоскелета складной грузовой кузов. Туловище сверхкороткое по высоте. Дабы руки ниже, меньше, добывали с почвы любой предмет не очень сильно нагибаясь. Маховично-кулачковый тросовый привод пальцев, рук, ног экзоскелета.
В центре туловища экзоскелета поворачивающийся маховик-труба громадного диаметра с вертикальной осью. Маховик-труба длиной с туловище. В финишах маховика роликоподшипники с внутренним диаметром как снаружи у маховика. Сверху в маховик-трубы бесшумный газотурбинный двигатель вращает маховик напрямую без редуктора. Запуск: двигатель с маховиком соединяет транзисторная муфта сцепления, после этого беззазорная кулачковая муфта сцепления.
Всасываемый двигателем экзоскелета воздушное пространство от фильтра идет в зазорах транзисторных муфт сцепления, охлаждая их. Теплопроводность газов от давления фактически не зависит до 0,01бар. Вверху слева, справа от маховика 2 неподвижных силовых вала (оси параллельны оси маховика) с кулачковыми кольцами (на роликоподшипниках) левой, правой рук экзоскелета. На валу маховика шкив-муфты.
Любая шкив-муфта на валу маховика двумя тросами поворачивает на 340°, с возвратом назад, собственный кулачковое кольцо в силовом валу. Натяжение одних тросов натягивает другие тросы, убирая их зазоры, упругие деформации. Неподвижную шкив-муфту временно соединяет с вращающимся маховиком транзисторная муфта сцепления. Транзисторная муфта сцепления — это статор из постоянных магнитов и ротор с 3-фазной обмоткой. Разомкнутая обмотка ротора не цепляет за статор.
При маленьком замыкании обмоток ротора двумя (переменный ток) транзисторами ротор электромагнитным полем сцепляется со статором. Меняя частоту, время замыкания обмоток транзистором приобретаем медлено управляемую пробуксовку (скольжение) сцепления. Возврат всех шкив-муфт в нулевое положение делает неспециализированным тросом через полиспасты шкив-муфта неспециализированного возвратного троса либо пружина.
В маховике экзоскелета сверху, снизу 40 шкив-муфт сцепления поворачивают с возвратом назад 40 кулачковых колец пальцев, рук, ног. Кулачковое кольцо — это шкив, в выступающей вбок левой части которого отфрезерован спиральный кулачок. Верхняя точка спирали кулачка сходится с диаметром шкива. Угол подъема спирали постоянный.
При повороте в спиральных кулачках 40 кулачковых колец катятся 40 колес в роликоподшипниках неподвижных осей качающихся рычагов. Пружинный прижим колес к кулачкам. Второй финиш качающегося рычага — полуцилиндрический профиль перекатывается в вогнутом полуцилиндрическом профиле. Кулачковое кольцо спиральным кулачком силой в тонны толкает по радиусу колесо качающегося рычага.
Качающийся рычаг тянет трос руки (ноги) силой в тонны. 40 качающихся рычагов двигают 40 тросов пальцев, рук, ног, руководя экзоскелетом. Мощность маховика возможно сконцентрировать в одном тросе.
Натяжение одних тросов убирает зазоры, упругие деформации вторых тросов.
В маховике нет радиальной силы: силу натяжения тросов руки автомат радиальной силы уравновешивает силой натяжения тросов второй руки. Плечевой шарнир руки экзоскелета — 2 степени свободы. Верхний локтевой шарнир руки экзоскелета — 3 степени свободы. В нижней части маховика шкив-муфты тросами вращают (с возвратом назад) кулачковые кольца силовых валов ног экзоскелета.
Снизу справа, слева от маховика силовые валы ног закреплены в тазобедренном балансире ног. Единственная центральная ось тазобедренного балансира сходится с осью маховика. В неподвижных силовых валах (оси вертикальны) ног в роликоподшипниках кулачковые кольца ног экзоскелета.
Силовые валы ног смещены от маховика назад, дабы верхние горизонтальные поперечные оси бедер экзоскелета были в одной вертикальной плоскости с центром весов экзоскелета. Тросы кулачковых колец силовых валов ног идут в шкивы верхних горизонтальных поперечных осей бедер экзоскелета. Нижняя часть маховика с шкив-муфтами ног — в тазобедренного балансира.
Центральная ось балансира момент от перемещения ног компенсирует поворотом туловища в противоположном направлении. Твёрдое соединение финишей входных тросов с кулачковыми кольцами ног снабжает непроизвольный (тросовый параллелограммный механизм) поворот горизонтальных поперечных верхних осей бедер экзоскелета в сторону перемещения экзоскелета. От кулачковых колец ног перемещение дальше вниз передают выходные тросы.
Верхние финиши выходных тросов жестко соединены с кулачковыми кольцами ног экзоскелета.
Тросы поделены на отрезки с быстросъемными пружинными замками. Поврежден трос, заменяется отрезок троса.
В таблицах ответов графики передачи силы датчиков экзоскелета человеку зависят от углов рук, ног, от позы человека. Для кисти экзоскелета (3 пальца) не нужна громадная точность. Неточность кисти компенсируется повышенной чувствительностью датчиков силы кисти, подбором плавного графика силы.
В ладонях экзоскелета телекамеры, закрытые управляемой шторкой. Силовые балки экзоскелета — это болванки авиационного пенопласта перекрестно обмотанные углеродной нитью в эпоксидном клею, прожаренные в автоклаве. В набор балки входят шарниры экзоскелета в виде взаимно перекатываемых без трения скольжения профилей. В случае если балка — топливный бак, вместо пенопласта — продырявленные (перемещение горючего) сотовые профили.
Киберкостюм электродистанционного экзоскелета возможно без трансформаций подсоединить к экзоскелету каждый модели, подключив стандартным электроразъемом. Каналы обратной связи 4-кратно (как в авиации) дублированы. Внешние кольчужные надувные подушки безопасности экзоскелета.
Дуги безопасности киберкостюма присоединяются к экзоскелету раздельно, для упрощения стремительной замены, ремонта киберкостюма. Экзоскелет электродистанционный — это разновидность андроида. Руководя экзоскелетом в режиме андроид возможно снять киберкостюм, дуги безопасности.
В десантно-космических экзоскелетах от большой температуры (1650°C, жаропрочные материалы) в спуске десантника с орбиты защищает герметичный киберкостюм. Софт держит режим большого сопротивления воздуху: горизонтальное положение с раскинутыми руками, ногами. По окончании спуска вентилятор 1час охлаждает воздухом изнутри раскаленную обшивку киберкостюма экзоскелета.
Универсальный экзоскелетный киберкостюм трудится в космосе, под водой. Глубоководные экзоскелеты не тяжелее сухопутных экзоскелетов такой же грузоподъемности (закон Архимеда): отсутствие иллюминаторов ((стереотелекамеры с синхронной импульсной (эффект просветления воды) подсветкой)) в два раза облегчает отсек оператора киберкостюмной камеры с композитного материала.
Электродистанционный экзоскелет сооружает японская компания Suidobashi Heavy Industry, объединившая инженеров с целью сконструировать боевого меха — огромного человекоподобного экзоскелета, распространенного в японском кино, литературе, мультипликационных фильмах. Suidobashi Heavy Industry представила прототип электродистанционного экзоскелета Kuratas KR01 Ver 1.0.1 Kuratas — это 4,4т металла, 4м в высоту, дизельный двигатель, кабина оператора (на груди экзоскелета) с управляющими манипуляторами рук экзоскелета.
Следующие модели конструкторы планируют с шагающей платформой. Электродистанционный экзоскелет высотой 4м с кабиной оператора сооружает японская компания Hajime Research Institute, строящая антропоморфных роботов с 2002г. Компания Mechanized Propulsion Systems — MPS с Калифорнии формирует электродистанционный экзоскелет ростом 7,62м.
Экзоскелет электродистанционный продемонстрирован в фильмах «Аватар», «Матрица», «Район №9» (экзоскелет с нейроинтерфейсом).
Разработку, строительство электродистанционного экзоскелета затевать несложнее с громадных трехпалых рук-манипуляторов в 4-колесном полноуправляемом шасси (кентавр) + управляющие манипуляторы.
