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LeviAktor项目 – 轻量化辅助调节器

作为德国联邦科技部资助(资助金额两百万欧元)的LeviAktor研究项目的一部分,德国阿伦大学按照批量生产和轻量化原则对肩架和袖口进行了优化,以降低整体成本和重量。

项目目标
由德国联邦科技部资助的便携式外骨骼LeviAktor项目研发成果可以覆盖工业领域的广泛应用,例如,防止装配线上的疲劳和相关疾病。因此,LeviAktor主要是为了支持重复性工作和疾病预防,而不是为了提高工作绩效。这里介绍的肩架和袖口的轻量化优化研究,在考虑批量生产的同时,降低了总重量,并在给定的成本框架内实现了生产。低成本增加了采购量,再加上重量轻,可以扩大应用范围。


结果
肩架的第一个概念是根据经典的构造方法,采用塑料制成的。零部件采用3D打印制造,可以对部件的功能进行检测。测试表明,行动自由没有受到明显限制。
随后对第一个概念进行了修改,涉及到轻量化、刚度、最大应力和适合批量生产等方面。基于仿生学中的三角拉力法进行了优化涉及。此外,借助于阿什比图和马丁-路特的方法来选择材料。事实证明,连铸铝材料最符合要求。
经过优化后,重量减轻了38%,刚度提高了70%,最大应力降低了40%。通过折弯和铣削可以实现批量生产。
以袖口为例,一开始就开发出了第一款塑料材质的模型。区分了标准化的袖口和个性化的带套。袖带分为三种规格,设计时要使施加的力被吸收并传递给带套。出于成本的考虑,这部分要进行系列化生产。
由柔软的材料制成的带套直接位于手臂上,并且精确地适合每个人,以确保高度的舒适感。
与肩架设计一样,对于袖口,也系统地选择了材料以减轻重量。此外,进行功能集成并进行拓扑优化。 重量减少了32%。对于批量生产来说,可以证明注射成型最能满足要求。

评估
该成果将用于进一步的研究活动,以便在此基础上实现外骨骼的整体框架。此外,驱动装置和动力传动装置与支架的连接也要考虑好。此外,上身与肩架之间的接口必须根据骨科检查结果进行设计。此时,标准化组件也可以在多大程度上使用,是下一步研究的一部分。
 

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