研究和评论:制药学和纳雷竞技苹果下载米技术杂志》上
菜单e-ISSN: 2347 - 7857 p-ISSN: 2347 - 7849
e-ISSN: 2347 - 7857 p-ISSN: 2347 - 7849
机械和航空航天工程学系Politecnico di都灵Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129年都灵,意大利
收到日期:15/07/2016;接受日期:17/11/2016;发表日期:24/11/2016
访问更多的相关文章研究和评论:制药学和纳雷竞技苹果下载米技术杂志》上
人口老龄化是一个日益严重的现象,导致疾病来源于大量增加伤害或退化的中枢神经系统。特别是中风残疾的主要原因在人口超过六十年。甚至车祸也显著增加,这大大影响了青年人口。特别是,创伤性脑损伤是残疾的主要原因在以下的人四十年。对于这个原因康复疗法,需要物理治疗和护理专业中心,总是更有必要。因此,近年来,对这些疾病医疗支出增加,在未来几年仍将强劲增长。
纺织执行器,气动肌肉,软制动器活跃的布料,柔软的人类控制执行机构动作。
这些问题的答案可以来自机械设备能够提供援助和恢复运行,尊重的基本安全要求。
多年来,许多研究小组研究了各种类型的传动装置,确保更大的安慰病人,提高机械设备的多功能性。人工气动肌肉(PAM)致动器特别适合这个应用程序。
气动肌肉是线性致动器能够合同当压缩空气引入室内。他们是轻量级的,紧凑和灵活的设备,尤其适合被集成到康复设备(1,2]。这些执行机构可以有不同的几何构型最常见的肌肉McKibben肌肉(3]。这些设备由一个灵活的内胎,保证压缩空气的任务,在工作阶段,提供不出来,和由外部编织套管的函数来控制管的扩张,允许径向变形和产生轴向收缩。
其他类型的气动人工肌肉为:直纤维肌肉(4,5),实现了股肌肉的平行轴交叉的线压痕;通过打褶的肌肉(6- - - - - -8),能够修改和适应的形状外壳,表面保持恒定时提供;通过灵活的肌肉(9),能够提供弯曲时,由于不同的圆周刚度;通过肌肉能够执行不同的动作的伸长(10),旋转,扭转(11]。
Politecnico di都灵原型
几年来,在Politecnico di都灵机械和航空航天工程部门(DIMEAS),一些研究人员正在研究气动人工执行机构。
一种特殊的这些致动器在这个部门开发的纺织人造肌肉(12,13]。此肌肉由于织物,作用于正交的特征、缝制以及它的两个长边形成管(12]。这个面料的特性允许直径增加,由于其高圆周可变形性。沿纵向方向的刚性特征,努力限制内的径向扩张弹性管。
通过这种方式,当压力内胎内气体膨胀,肌肉变形径向和轴向的合同。
DIMEAS气动肌肉的原型是由四个不同的部分:一个橡胶内层(白色),外部面料层(红色),前终端部件允许引入空气的压力,由于供应港口,和一个封闭的后方endfitting (图1)。
图1所示。纺织结构的原型Politecnico di都灵。
两个终端部件有双层latex-fabric的功能安全。螺丝被放置在一个内部螺纹柱塞(紫色)。把这个螺丝,对密封(绿色),柱塞被压缩。以这种方式密封径向膨胀推动latex-fabric层的外环终端部件,确保到位。
不同的原型,使用不同的面料和几何尺寸,被意识到。
在图2两个不同的纺织肌肉提供原型所示。
图2。原型的纺织Politecnico di都灵的气动肌肉:(一)经线和纬线织物;(b)针织面料。
的图2一个展示肌肉,其外层织物层是由经纬布叫SUPERFLEX MECPOR电子束焊PU 343/2,意大利公司提供的产品和MECTEX公司. .bilaminated织物,用聚酰胺层和一个弹力层出现黑色和白色。表1显示了织物的主要特点。的图2 b显示一个肌肉,其外层织物层是由一个名为GERSTOP LPE的针织面料0203由意大利公司提供TEXTIL倾心。它出现在淡蓝色的颜色和trilaminate织物,有两个聚酯聚氨酯外层和内层。表2显示了织物的主要特点。
| 作文 | 94%聚酰胺 |
|---|---|
| 6%氨纶 | |
| 建筑 | 经纱和纬纱织物 |
| 总重量 | 198年,34 g / m2 |
表1。MECTEX织物的主要特点。
| 较低的膜 | 100%聚酯纤维 |
|---|---|
| 内膜 | 100%的聚氨酯 |
| 上膜 | 100%聚酯纤维 |
| 建筑 | 针织面料 |
| 总重量 | 150克/米2 |
| 每一层的具体重量 | 50克/米2 |
表2。TEXTIL气油比织物的主要特点。
在肌肉,内部橡胶层是由一个名叫DRELAX天然橡胶乳胶管生产,由ALGAM-I.A.I提供。开发. .它是1毫米厚,有金色的颜色。表3显示了其主要技术特点。
| 厚度 | 1毫米 |
|---|---|
| 破坏载荷 | 2230克/毫米2 |
| 刚度SH | 40±2 |
| 断裂伸长率 | 800% |
| 密度 | 0.98克/厘米3 |
表3。DRELAX乳胶的主要特征。
之间的管道包括两个终端部件,为肌肉,在休息,是100毫米的长度和内部直径28毫米。
试验台
试验台用于制造实验测试DIMEAS原型所示图3。提供了两种不同的配置进行不同的测试可以保持不变。
图3。试验台:(a)配置为length-pressure测试;(b)配置force-pressure测试。
提供的应用负载和不同压力记录肌肉的长度变化或保持长度不变,阻止致动器,测量力的变化产生的肌肉在不断增加的压力。
试验台是实现了一个矩形固定式结构与移动横梁放置两支柱之间的结构。它可以上下移动由于异形辊。肌肉可以垂直放置在该结构通过一个吊环螺栓安装在框架的前横梁。
控制面板位于一个手动减压器调节供应压力。另外一个压力传感器(ast4000 - - 00200 p - 1 - a - 0)定位,附近的肌肉,收购的压力值。
的配置pressure-length测试(图3一)预计位置传感器(PT1DC-30-UP-Z10-MC4-SG),基本测量肌肉的长度的变化,放在移动横梁位置的底部结构。前面的肌肉被定位终端部件连接到固定上横梁和连接位置传感器或关闭后终端部件,如果负载应用,它是连接到一个承板,这是连接到传感器。在后者情况下,重量放在安装顶板一旦肌肉因此定义的初始长度驱动器。
通过提供压缩空气的肌肉,pressure-length长度变化,绘制曲线。绘制曲线的压力,相反,需要将负载细胞(UU-K20)横梁和前面终端部件之间的肌肉(图3 b)。四个气动夹紧缸允许阻止了横梁在任何高度所需的测试。位置传感器是固定上横梁和移动横梁之间检查剩下的肌肉的长度相同的测试期间。执行机构安装附加前终端部件负载细胞和关闭后终端部件活动横梁。移动横梁必须阻塞的高度,这样,当压缩空气膨胀到肌肉,增加力量记录立即阻止玩钩子和吊环螺栓头的配件,不产生过多的预拉伸测试肌肉。
块移动横梁的四个制动气缸加压。阻止肌肉和增加压力可以绘制压力曲线。
传感器连接到采集卡和虚拟仪器软件允许收购过程和视图由传感器收集的数据。
通过分析所涉及的三个变量的变化(压力、长度和力)的性能不同的原型可以评估。
在进行测试,一个参数保持不变,第二个是不同的,第三个是记录。进行了测试在不同的负载条件和不同数量的金属环图4。在铝金属环是由以下维度:内部直径30毫米,外部直径34毫米,宽5毫米。边缘是圆形的,以避免损坏织物。
图4。原型与不同数量的金属环:(一)经纱和纬纱织物;(b)针织面料。
的图5和图6分别显示pressure-length曲线的原型与经纱和纬纱织物和针织物。
图5。Pressure-length曲线原型与经纱和纬纱织物
图6。Pressure-length曲线与针织面料的原型。
肌肉的长度是策划与相对供应压力(1 = 105Pa)。测试进行了增加然后减少不同应用的供应压力加载(每一块肌肉的恒定负载测试10 N和50 N)和不同数量的金属环。每个原型的内径是28毫米,乳胶管的厚度是1毫米。
说的肌肉与经纱和纬纱的布,收缩是非常有限的。然而,我们注意到(图5的积极影响的金属环,两个单位的数量,导致增加收缩。这种效果是由于编织的类型。这些原型我们不能注意,然而,一个显著差异在缩短应用负载的函数。
对肌肉与针织面料(图6),它是观察到的而不是更大的收缩。我们可以注意略有减少收缩与外加负载的增加,虽然它的负面影响可以看到添加的金属环,因为编织。
在每个周期可以看到磁滞现象。事实上每个应力周期的上下线不一致和周期区域不为零。
这种现象部分是由于乳胶管的塑性变形,但主要是由摩擦引起的橡胶内胎和外层织物。另一个重要的线程之间的摩擦耗散是因为外层织物层,在肌肉变形抓在一起。对于这些现象是很有必要的,供应压力通过一个特定的阈值,以便肌肉可以开始变形。
图表显示的上下线曲线(分别收缩和放松肌肉)和零初始部分的斜率。这个事件是肌肉的曲线短薄乳胶管,长肌肉的曲线和厚的乳胶管。
曲线的起点从负载:取决于负载应用引起的初始伸长肌肉。
图7显示了原型的压力曲线与经纱和纬纱织物(图7与针织物)和(图7 b)。这种测试的试验台配置中图3 b使用它。横梁固定在其他肌肉的长度。在这个阶段小预装了避免播放终端部件之间的肌肉和工作台连接。压力逐渐增加。可以读图的初始预装图7,观察到初始力值不同于零。
图7。压力曲线DIMEAS原型:(一)经纱和纬纱织物;(b)针织面料。
的肌肉都很相似的行为。观察图中表示数字7和7 b。可以注意到,增加供应压力的最大值,滞后周期也相应增加。这是由于纤维结构的调整。
本文提出了一些创新纺织的肌肉。这些致动器产生直系运动,径向膨胀,沿轴肌肉收缩的方向。
这些肌肉可以有限的工作压力值,但特别适合被集成在积极康复套装。
未来的研究的目标是克服障碍的选择一个合适的纺织材料,达到理想的安装技术和可重复的,它允许执行一个高效的工业传动装置,还可以使用更高的压力。
工作提出了从山麓地区由资金管理项目,D.G.R. 227 - 4715号2006年11月27日,题为“HI-TEX: subtheme 4 b-active服装和面料康复”,和资金的Politecnico di都灵机械和航空航天工程。
作者宣称没有利益冲突。
