Analytics In Machining Techniques In Making Advanced Exoskeleton Robots

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La tecnologia di analisi ha seriamente sconvolto l’industria manifatturiera negli ultimi dieci anni. Secondo Mordor Intelligence, il mercato dell'analisi nel settore manifatturiero varrà 19.5 miliardi di dollari entro il 2028.

Esistono diversi modi in cui l’analisi ha aiutato le aziende manifatturiere a migliorare i propri profitti. Abbiamo sottolineato che può essere ideale per prevedere la domanda futura e comprendere meglio le tendenze del mercato in uno dei nostri articoli su utilizzare l'analisi per migliorare il marketing nel settore manifatturiero.

Tuttavia, ci sono molti altri importanti vantaggi derivanti dall’utilizzo dell’analisi per ottimizzare i modelli di business delle aziende manifatturiere. Uno dei principali vantaggi dell’analisi è che può aiutare le aziende manifatturiere a produrre beni in modo più efficace, più rapido e con meno difetti.

Ciò è particolarmente vero quando si tratta di creare esoscheletri di robot. Abbiamo accennato a questo vantaggio nel nostro articolo Investi in Analytics per migliorare la tua linea di produzione. Continua a leggere per scoprire come questo processo sta cambiando alla luce dei progressi nell'analisi.

Progettazione e robot per la lavorazione dell'esoscheletro richiede molta esperienza nella lavorazione, oggi con l'avvento delle moderne tecnologie di lavorazione, progettare e sviluppare robot esoscheletrici più precisi è abbastanza semplice. Queste tecniche di lavorazione consentono agli ingegneri di determinare la perfetta considerazione dei materiali e la stabilità strutturale dei robot. Con l'aiuto delle moderne macchine utensili, gli ingegneri stanno lavorando alla progettazione di progetti complessi e altamente efficaci che migliorano la mobilità umana, l'aumento della forza e la versatilità funzionale.

Le moderne tecniche di lavorazione come la stampa 3D e la lavorazione CNC a 5 assi aiutano ingegneri e progettisti a creare geometrie complesse. Queste innovazioni di lavorazione avanzate aiutano a creare strutture leggere, che migliorano l’agilità dei robot. Più avanti in questo articolo, spiegheremo il ruolo e le straordinarie innovazioni derivanti dall'utilizzo di processi di lavorazione avanzati in diversi aspetti dello sviluppo di robot esoscheletrici.

Sfide di lavorazione nella prototipazione e nella progettazione iterativa

Sviluppare un prototipo che soddisfi i requisiti di funzionalità è un compito complesso. Sono necessarie molte ripetizioni e modifiche progettuali per trovare un design perfetto che soddisfi tutti i requisiti funzionali e strutturali. Nelle pratiche di lavorazione convenzionali, la fase di prototipazione può causare forti mal di testa. È un dato di fatto che affrontare le sfide della lavorazione è un aspetto integrante della progettazione e dello sviluppo di questo macchinario per l’esoscheletro. Fortunatamente, l'analisi sta aiutando in modo significativo.

Per ingegneri e progettisti ottenere un'elevata precisione e una tolleranza stretta è la cosa più importante. Questo tipo di macchinari è spesso costituito da parti piccole e complesse, queste parti richiedono un'elevata precisione per garantire prestazioni ottimali. Per ottenere questa precisione elevata, gli ingegneri devono apportare alcune modifiche iterative per perfezionare il progetto in base al feedback sulle prestazioni.

La tecnologia avanzata di lavorazione CNC e stampa 3D aiuta molto a ottenere modifiche al design e offre la possibilità di testare diversi materiali e design. Lo scopo principale degli ingegneri è quello di sviluppare un telaio strutturale che sia leggero e abbia una resistenza strutturale duratura. In questa prospettiva, gli ingegneri devono testare diversi materiali e trovare combinazioni ottimali per resistenza, peso e durata.

L’implementazione di queste tecniche di lavorazione avanzate aiuta a sviluppare robot esoscheletrici dotati di elevata funzionalità, durabilità strutturale, adattabilità del paziente e comfort dell’utente in questo campo in rapido progresso.

Gestione delle tolleranze nella lavorazione meccanica dei meccanismi di giunzione dell'esoscheletro

Lo scopo fondamentale della struttura dell'esoscheletro è sviluppare macchinari in grado di assistere i movimenti quotidiani del corpo dell'utente e migliorarne lo stile di vita. Questo obiettivo fondamentale può essere raggiunto solo se i produttori garantiscono una stretta tolleranza nel meccanismo articolare dell'esoscheletro. La gestione della tolleranza è un aspetto cruciale per garantire un funzionamento affidabile dei macchinari dell’esoscheletro in modo che facilitino i movimenti umani naturali. La lavorazione CNC è un attore principale, questo elevato livello di precisione può essere raggiunto solo attraverso una lavorazione avanzata a controllo numerico computerizzato.

Per una migliore comprensione dell'importanza della tolleranza nelle articolazioni complesse, consideriamo l'esempio dell'esoscheletro della costola inferiore dell'anca. L'esoscheletro è la struttura dell'articolazione dell'anca del corpo umano, l'articolazione dell'anca è costituita da un'interfaccia sferica e consente la flessione, l'estensione, l'abduzione e l'adduzione. A causa del peso del corpo, l’articolazione dell’anca necessita di molta stabilità strutturale. Questo giunto necessita di una tolleranza ristretta e può essere ottenuto solo mediante lavorazione CNC. La lavorazione CNC insieme alla modellazione CAD consente una progettazione perfetta della parte presa del giunto per prestazioni ottimali.

Passiamo ora alla componente sferica di questo meccanismo articolare, che si desidera articolare all'interno dell'invasatura. Per un movimento fluido all'interno della struttura dell'invasatura, la sfera deve essere perfettamente precisa e la tolleranza deve essere minima. La lavorazione CNC consente di produrre un componente sferico perfetto secondo le tolleranze desiderate fino a pochi micrometri. E per la presa, che sarà lavorata a specchio, queste tolleranze saranno perfette per ridurre al minimo qualsiasi gioco nel giunto.

In questo modo, la gestione delle tolleranze nella lavorazione dell'esoscheletro viene eseguita in modo che gli ingegneri possano garantire una struttura biomeccanica perfetta, che assista l'utente con una perfetta progettazione ergonomica.

Integrazione della lavorazione per esoscheletro con sensori incorporati

I sistemi di sensori e feedback adattivo sono aspetti critici per migliorare la funzionalità e le prestazioni dei robot esoscheletrici. La lettura accurata attraverso questi sensori consente ai progettisti di continuare a migliorare la struttura biomeccanica di questi robot. Il sistema di sensori insieme a un'unità di controllo necessita di uno spazio specifico desiderato per la sua installazione e di un passaggio nel robot per il cablaggio o il sistema di feedback. Le tecniche di lavorazione di precisione consentono di creare alloggi accurati insieme a percorsi intricati. Questi percorsi garantiscono un'integrazione ordinata ed efficiente dei sensori.

Per una migliore comprensione delle sfide di lavorazione in questi robot, esemplificare l'installazione del sistema incorporato a pressione negli esoscheletri. I sensori di pressione sono posizionati sotto i piedi per giudicare il movimento del corpo. Per un migliore feedback da parte di questi sensori occorre posizionarli in modo tale che possano leggere anche un minimo movimento e ciò sarà possibile solo se distribuiti uniformemente. Per questo motivo viene creato un percorso intricato attraverso la lavorazione CNC che migliora la reattività dell'esoscheletro al movimento dell'utente.

Negli esoscheletri incorporati nei sensori un altro aspetto importante sono gli strati protettivi. I sensori e l'unità di controllo sono altamente sensibili alle condizioni ambientali, potrebbero danneggiarsi o iniziare a fornire letture errate alle unità di controllo se vengono umidificate. Per questo motivo, gli strati protettivi vengono prodotti mediante l'ausilio di lavorazioni meccaniche di precisione avanzate, principalmente tramite macchine multiasse, in modo da garantire un funzionamento regolare nei sensori. Questi strati protettivi sono realizzati in alluminio e leghe polimeriche e lavorati secondo la forma specifica dei giunti.

Finitura superficiale per una maggiore resistenza all'usura

Poiché i robot esoscheletrici sono costituiti da molte parti unite intricate, la maggior parte di queste parti sono giunti sferici e a perno. È un dato di fatto che questo tipo di giunti, sottoposti a diverse condizioni di carico, spesso affrontano problemi di usura e attrito. Se questi problemi si verificano in questi robot, causano un ritardo nel loro movimento.

Per superare questi problemi, viene utilizzata un'appropriata tecnica di rivestimento e trattamento superficiale per migliorare l'agilità e la durata di questi macchinari. Diverse tecniche di finitura come la deposizione fisica da vapore, la deposizione chimica da vapore, la lucidatura e la lavorazione di precisione contribuiscono a eliminare questi problemi. La lucidatura con finitura a specchio, ottenuta mediante lavorazione meccanica di precisione e processo abrasivo, aiuta a ridurre le irregolarità della superficie.

Conclusione

Riassumendo, le tecniche di lavorazione svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento della forma biomeccanica dei robot esoscheletrici. Le tecniche aiutano a mantenere una stretta tolleranza tra le articolazioni e i movimenti precisi delle parti dell'esoscheletro in modo che possano garantire movimenti ergonomici secondo la natura umana. Le tecniche di lavorazione implementate sugli esoscheletri necessitano di ingegneri e progettisti esperti per la lavorazione delle sue parti complesse, quindi è necessario essere ben consapevoli della capacità di lavorazione dell'officina meccanica scelta.