Dış iskelet pazarı bir dönüm noktasında. Yaşlanan nüfus, kronik hastalıklardaki artış ve ciddi iş gücü açığının görünürde sona ermemesi nedeniyle dış iskeletler muazzam bir potansiyel sunuyor. Nitekim piyasa raporları, dış iskelet pazarının 2028’e kadar yaklaşık %40’lık bir yıllık bileşik büyüme oranında büyüyeceğini ve 2028’de 3,7 milyar ABD dolarına ulaşacağını öngörüyor.
Mühendisler şu anda motor bozukluğu olan kişilerin hareket kabiliyetlerini yeniden kazanmalarına yardımcı olan ve hatta doğal insan performansını artıran dış iskeletler geliştirmek için yoğun bir şekilde çalışıyor. Ancak bu segmentin zorlukları da yok değil. Giyilebilir cihazlar olan dış iskeletlerin rahat, güvenilir ve emniyetli olması gerekir; son derece karmaşık mekanikleri göz önüne alındığında bu zor bir görevdir.
Mühendisler, ticari uygulanabilirliğe sahip dış iskeletler tasarlarken üç ana kriteri göz önünde bulundurmalıdır: sıcaklık, güvenlik ve hareketlilik.
Çalışma Sıcaklıklarını Düşük Tutmak
Mühendisler, motorların ürettiği ısının sıcaklığa duyarlı uygulamalarda bir sorun oluşturabileceğini çok iyi biliyorlar. Bununla birlikte, geleneksel makine tasarımından farklı olarak dış iskelet mühendisleri, boyut ve ağırlık kısıtlamaları nedeniyle alışılagelmiş motor soğutma seçeneklerini (fanlar, su, yalıtım vb.) kullanamazlar.
Tipik motorlar maksimum 155 Celsius derecelik (300 Fahrenheit derecenin üzerinde) sarım sıcaklığında çalışırken dış iskelet tasarımı için seçilen motorların yukarıda bahsedilen soğutma sistemlerinin avantajı olmadan çok daha düşük sıcaklıklarda yeterli performans göstermesi gerekir. Ne yazık ki dış iskelet mühendislerine sıklıkla, kullanıcının vücuduyla yakın temas hâlinde olacağı göz önünde bulundurulduğunda dış iskelet ekipmanları için pratik seviyeleri aşabilecek sıcaklıklarda çalışan, endüstriyel robotik uygulamalar için üretilmiş gövdesiz motor tasarımları sunulur.
Bunun yerine mühendislerin yakın vücut temasının etkisini en aza indirmek için 50-60 derece C kadar düşük sıcaklıklarda çalışan, termal açıdan verimli motorlar bulmaları gerekir. Öte yandan, bu düşük çalışma sarım sıcaklıkları, tipik gövdesiz motorların performansını önemli ölçüde olumsuz etkileyebilir. Mühendislerin yalnızca termal açıdan verimli motorlar değil, aynı zamanda belirlenen tork, hız ve sıcaklık düzeylerinde motor performans seviyelerini simüle edebilecek hareket tasarım araçları da sunan bir ortakla çalışmaları gerekir. Bu, çeşitli uygulama ihtiyaçları ve motor boyutlandırma gereksinimleri için daha iyi planlama yapılmasına olanak tanır.
Güvenlik ve Hareketlilik için Boyutlandırma
Uygulanabilir dış iskelet tasarımının önündeki en büyük engellerden biri boyutlandırmadır. Mühendislerin insan popülasyonunun doğasında olan boyut farklılıklarını göz önünde bulundurmakla kalmayıp aynı zamanda maksimum konfor, güvenlik ve hareketlilik sağlamak için tasarımlarını mümkün olduğunca ince, sade ve hafif tutmaları da gerekir.
Mühendisler, özellikle tıbbi rehabilitasyon uygulamalarında, kullanıcının belirli uzuvlarında çok az işleve sahip olabileceğini veya hiç işleve sahip olmayabileceğini göz önünde bulundurmalıdır. Burada, düşme veya kaza durumunda güvenliği sağlamak için daha hafif tasarımlar kritik öneme sahiptir.
Daha hafif tasarımlar, özellikle OEM’lerin dış iskeletin kullanımını genişletmek istediği durumlarda konfor açısından da önemlidir. Ayrıca dış iskeletin daha sürekli veya düzenli kullanılmasını gerektiren uygulamalarda da gereklidir. Örneğin, rehabilitasyon veya hareketlilik için dış iskeletleri kullanan işçiler ve hastalar, aşırı ağırlığa veya vücut üzerinde rahatsız edici baskıya katlanmak istemeyecektir. Rahatsızlığa ek olarak, tasarımcıların aşağıdakiler dâhil olmak üzere kullanıcıya yönelik yaygın riskleri göz önünde bulundurmaları ve azaltmaları gerekir:
- Dış iskelet ile kullanıcı arasındaki sürtünme/doğrudan temastan kaynaklanan yaralanma veya rahatsızlık
- Eklemin hiperekstansiyonu ve aşırı zorlanması
- İstenmeyen temas, çarpışma ve titreşim maruziyeti
Son olarak, sade ve ince tasarımlar, kullanıcının daha dar alanlarda gezinmesine olanak tanımak ve dış iskeletin yakındaki nesnelere takılma riskini azaltmak için zorunludur.
Bu katı boyut ve ağırlık hususları, kompakt ancak söz konusu dış iskelet uygulamasının ihtiyaçlarını karşılamak için yeterince güçlü olan gövdesiz motorların kullanılmasını gerektirir.
Dış İskeletler için Tasarlanan Motorlar
Yüksek performanslı, gövdesiz motorların çoğu, genel otomasyon veya en iyi ihtimalle robotik eklem uygulamaları için tasarlanmıştır. Bu nedenle, dış iskelet tasarımcılarının daha yoğun taleplerini karşılayamayabilirler. Öte yandan, Kollmorgen’ın TBM2G motorları bu görev için tasarlanmıştır.
Bu motorlar, daha kompakt bir pakette, tüm hız aralığında tutarlı tork sunar. Mühendisler, motoru aşırı büyütmek zorunda kalmadan gerekli sıcaklık aralığında yüksek performansın tadını çıkaracaklar. TBM2G motorlar, motor uzunluğunu artırmayan isteğe bağlı, entegre Hall sensörleriyle birlikte, dış iskelet eklemlerinde en yaygın olarak kullanılan harmonik tahrik tarzı mekanizmalarla kolayca entegre olacak şekilde tasarlanmıştır.
Son olarak, TBM2G motorları, 50 mm ila 115 mm aralığındaki yedi çapta ve 8 mm ila 26 mm aralığındaki üç yığın uzunluğunda sunulur. Bu sayede, dış iskelet OEM’leri, çeşitli insan boyutlarına ve uygulama gereksinimlerine uygun olacak şekilde daha kolay ölçeklendirme yapabilir.
Doğru Ortağı Seçmek
Dış iskelet mühendisliği söz konusu olduğunda, doğru ortağın seçilmesi, tasarım bileşenleri kadar önemlidir. Dış iskelet pazarı hızla gelişirken Kollmorgen, mühendislerin öncü olmasına yardımcı olabilir.
Kollmorgen, her türlü dış iskelet uygulamasını destekleyecek motor seçenekleri, mühendislik rehberliği ve hizmetiyle gövdesiz, fırçasız motor tasarımında ve üretiminde küresel bir liderdir.
İhtiyaçlarınızı ve hedeflerinizi bir Kollmorgen dış iskelet uzmanıyla görüşmek için bizimle iletişime geçin.
