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2022 華南展招展書
運動控制

FAULHABER利用電機動力挑戰普遍性疾病

  2021年09月08日  

  慢性腰背疼痛非常普及,雖然既不致命也不傳染,但卻難以治療,給社會帶來極大負擔。電動外骨骼可以為極其脆弱的腰椎提供緩沖。法國制造商Japet的產品不僅要保證最高品質,還要盡可能輕便。在這方面還要依靠FAULHABER。

  每10個病假中就有1個是因為腰背疼痛導致的,提前退休者中有13%患有腰背疼痛。80%的人曾得過腰痛,總人口中10%至20%的人患有慢性腰痛。這些來自法國的數據顯示,后續費用給經濟和醫療體系帶來的負擔每年預計達200億歐元。所有工業化國家的情況都十分類似。

  對脊柱造成的不良應力和持續超負荷是目前導致慢性腰痛最常見的原因。其實只要遵循下面這個簡單的守則,就很容易避免不良應力。抬起東西時,要屈膝而不是彎腰,同時保持上身直立。在日常生活和工作中,這個守則卻往往難以遵循。把病人扶下床,從車上搬郵包,在生產過程中搬運重物,或在建筑工地使用重型便攜式機器工作,這些情況下都很難將背部應力保持在符合人體工學的正確范圍內。這樣,抬起的重量不可避免地壓在屈曲的脊柱上。

負杠桿效應使問題更加嚴重

  這里的杠桿效應極其負面。根據彎曲程度,一個10公斤重的包裹在下脊柱腰椎間盤上施加的力高達50公斤。盡管這些由纖維軟骨構成的天然減震器異常堅韌,富有彈性,但隨著時間的推移,它們會逐漸老化。如果不斷受到過大的應力,出現過早的磨損,它們就會萎縮,減震效果減弱,鄰近骨組織也會發生變化,并往往會造成疼痛。椎間盤滑脫時,椎間盤破裂,髓核脫出,壓迫周圍的神經,極其疼痛。

  “如果不能持續避免不當應力,就要考慮采取緩解措施,”Antoine Noel說。2015年,這位機器人工程師與Amelie Blondeaux和Damien Bratic在里爾成立了Japet公司?!拔覀兊哪康氖情_發一款主動支撐腰椎的束腹。用電機動力補償不良應力,從而保護椎間盤?!?/P>

通過致動器減緩壓力

  他們的成果就是名為Japet.W的外骨骼。它主要由兩條皮帶組成,這兩條皮帶通過四個致動器相互連接——身體兩側各兩個致動器。上帶支撐背部,下帶貼靠在臀部上方。致動器是所謂的串聯彈性致動器 (SEA)。致動器“感覺到”力的作用時,通過自身電機動力來“抵抗”這些作用力。

  最重要的元件包括一臺電機、一個絲杠和一個彈簧。打個比方,如果外骨骼穿戴者向前彎腰拿起重物,電位計會測量所施加的力。在測量信號的作用下,通過減速箱與驅動絲杠相連接的電機開始運行。絲杠轉動將電機動力傳遞給彈簧。它從下腰帶向上腰帶施壓,支撐上半身,緩解腰椎受力。穿戴者可以在外骨骼的四個緩解等級中進行選擇。該裝置的控制器和電池集成在兩條皮帶上。

  “臀部只會感受到外力的些許額外應力;它們在任何情況下都能夠安然無恙地承受更大重量,”Antoine Noel解釋道?!傲硪环矫?,作用在腰椎上的力得到大大減小。最重要的是,彎腰時椎間盤上的過度應力得到顯著降低甚至完全避免。同時,上半身的姿勢也得到改善?!?/P>

微電機舉起四輛汽車

  Japet的創始人在一個展會上首次與FAULHABER相遇。當時,他們公司還只是法國北部某家診所下屬的技術試驗室。第一筆買賣還遙遙無期。在他們的第一臺試驗設備中,三位年輕的創業者安裝了價格低廉噪音大的電機,控制性不佳。FAULHABER公司的專家們看中了年輕工程師們的想法,為他們提供了細致的咨詢和高品質的電機原型,以滿足嚴苛的應用需求。Antoine Noel強調說:“這對我們產品的量產意義重大?!?。

  Japet.W外骨骼中有4臺1524...SR系列貴金屬換向有刷電機提供支撐力,緩解脊柱壓力。15A系列行星減速箱傳輸負載,減速比為52:1。當然,由于該裝置是穿戴式,所以能節省每一克重量都很重要。每臺電機18克,驅動裝置只占總重量的很小一部分。電機雖輕,但動力強大,一個工作日下來,可以為椎間盤減輕相當于三到四輛中型轎車的重量。

  除了體積和動力比,質量和可靠性也是Japet的關鍵性標準?!巴夤趋朗墙涍^認證的醫療產品”,Antoine Noel解釋說?!斑@里采用的是最高標準。此外,該設備必須為佩戴者長時間連續工作,期間無需維護最為理想。 FAULHABER的驅動器讓這成為可能?!?/P>

  目前,Japet.W已上市一年多,主要用于鐵路、建筑和醫療保健等眾多行業。它的使用可以預防慢性腰背痛, 還可以為已有癥狀但希望繼續工作的人提供幫助?!耙郧肮ぷ鲿r感到腰背疼痛的佩戴者當中,有75%的人表示 疼痛得到有效緩解,”Antoine Noel強調說?!皬尼t學角度看,這是非常值得關注的,因為慢性腰背痛是一種 非常頑固和難以治療的疾病。隨著法定退休年齡的提高,以及高齡員工專業技能的價值得到越來越大的重視, 外骨骼也就具有了相當大的經濟潛力?!?/P>

標簽:FAULHABER  我要反饋
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