Exoskelett aktiv (Capio)

Capio Oberkörper-Exoskelett für die Teleoperation


Exoskelett aktiv (Capio)
CAPIO Dual-Arm-Exoskelett für den menschlichen Oberkörper (Foto: Annemarie Hirth, DFKI GmbH)
Ansprechpartner/in:

Technische Details

Größe: 0,8 m x 0,87 m x 0,5 m
Gewicht: 24 kg
Stromversorgung: Medizinische Spannungsversorgung 48 V / 31 A nach DIN / EN60601-1
Antrieb/ Motoren:
Rotative HarmonicDrive/Robodrive Aktuatoren 14 – 60 Nm im Oberarm , lineare Robodrive Spindelantriebe 790 N im Rücken , Dynamixel 24 F im Unterarm, Servomotor MKS DS 95 im Handinterace
Sensoren:
20 x iC-Haus MH , 33 x iC-Haus MU, 7 x ATI Nano 25, 2 x Honeywell Kraftsensor
Kommunikation:
Drei unabhängige CAN-Bussystemen für die Regelung der beiden Arme und des Rückens

Organisatorische Details

Fördergeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Förderkennzeichen: 01IW10001
Team: Team VII - Nachhaltige Interaktion & Lernen
Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: RECUPERA-Reha
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Exoskelett Passiv (VI-Bot)
Passives Exoskelett für den menschlichen Oberkörper (rechter Arm)

Systembeschreibung

Teleoperationsszenario: Fernsteuerung des Robotersystems AILA (Foto: Jan Albiez, DFKI GmbH)
Das zweiarmige Oberkörper-Exoskelett ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die dem Operator ermöglicht, Zielsysteme sicher und intuitiv mit natürlichen Bewegungsmustern zu kontrollieren. Das Exoskelett ist über 8 Kontaktstellen mit dem menschlichen Körper verbunden und erfasst über die kinematische Struktur die Bewegungen der Arme und des Torsos. Es überträgt diese auf das ferngesteuerte System und führt die Kraftinformationen vom Manipulator über ein haptisches Feedback zurück zum menschlichen Körper. Die kinematische Struktur umfasst acht aktive Freiheitsgrade in den Armen und vier aktive Freiheitsgrade im Rücken.  
Weitere Details des Systems:

  • im Hause entwickeltes STM 32F Board für Low-Level-Regelung
  • im Hause entwickelte Gelenkelektronik, bestehend aus vier übereinander angeordneten Platinen (Leistungselektronik, FPGA,  Sensorik, Kommunikation)
  • dreigliedrige Regelung. Verteilte Geschwindkeits- und Momentenregelung auf Gelenkebene, dynamische Regelung und Gravitationskompensation auf der mittleren Ebene mittels RBDL Libary
  • Mapping der Bewegungen via UDP Protokoll auf verschiedene Zielsysteme

Videos

Capio Exoskelett

Demonstration des aktiven Capio Oberkörper-Exoskeletts für Anwendungen in der Teleoperation.

Capio Exoskelett: Ansteuerung über Biosignale

Demonstration der Ansteuerung des Capio Exoskeletts über Biosignale: Das Exoskelett-System erfasst durch die Verarbeitung von Biosignalen die Bewegungsintention des Operators und führt eine zielgerichtete aktive Bewegung des rechten oder linken Arms aus. Hierbei wird mittels Eye-Tracker der Interaktionswunsch erfasst (Fixierung einer virtuellen Flasche), mittels elektroenzephalographischer Signale (EEG) die Bewegungsintention des linken bzw. rechten Arms ermittelt und durch elektromyographische Signale (EMG) die Bewegungsintention zusätzlich verifiziert.

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zuletzt geändert am 03.07.2017
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