Exoskelett Passiv (CAPIO)

Oberkörper Mensch-Maschine-Interface für die Tele-Operation


Technische Details

Größe: 300 x 650 x 800 mm
Gewicht: 13,5 Kg
Stromversorgung:
24 V
Antrieb/ Motoren:
22 gemessene Gelenke und zwei aktive Gelenke im Handinterface (Servo MKS DS95)
Sensoren:
22 x IC-Haus MH8;
2 x Kraftsensor Honeywell FSG15N1A

Organisatorische Details

Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Assistenz- und Rehabilitationssysteme
Verwandte Projekte: GraviMoKo
Auswirkung von Gravitationsveränderungen auf Motorik und Kognition; Teilvorhaben: Demonstrator zur Erprobung neuartiger Antriebe für den Einsatz in Exoskeletten sowie EMG Studie zur Kraftschätzung (10.2022- 09.2025)
GraviMoKo
Impact of gravitational changes on motoric and cognition; Subproject: Demonstrator for testing new electrical drives for exoskeletons and EMG study for torque estimation (10.2022- 09.2025)
NoGravEx
Feasibility study for simulated micro gravity based on an exoskeleton: No Gravity Exoskeleton (NoGravEx) (01.2022- 12.2023)
Recupera REHA
Full-body exoskeleton for upper body robotic assistance (09.2014- 12.2017)
TransTerrA
Semi-autonomous cooperative exploration of planetary surfaces including the installation of a logistic chain as well as consideration of the terrestrial applicability of individual aspects (05.2013- 12.2017)
Capio
Dual-arm exoskeleton (01.2011- 12.2013)
BesMan
Behaviors for Mobile Manipulation (05.2012- 07.2016)
NoGravEx
Machbarkeitsuntersuchung eines Exoskelett-basierten Trainingssystems für simulierte Mikrogravitation: No Gravity Exoskeleton (NoGravEx) (01.2022- 12.2023)
BesMan
Behaviors for Mobile Manipulation (05.2012- 07.2016)
Capio
Dual-Arm-Exoskelett (01.2011- 12.2013)
Recupera REHA
Ganzkörper Exoskelett für die robotische Oberkörper-Assistenz (09.2014- 12.2017)
TransTerrA
Semi-autonome kooperative Exploration planetarer Oberflächen mit Errichtung einer logistischen Kette sowie Betrachtung terrestrischer Anwendbarkeit einzelner Aspekte (05.2013- 12.2017)

Systembeschreibung

CAPIO-Passives-Exoskelett CAD-Rückenansicht (Quelle: Steffen Schmidt, DFKI)

Ferngesteuerte Roboter sind ein unverzichtbares Werkzeug bei der Exploration und Interaktion in für den Menschen unzugänglichen Orten wie Tiefsee, Weltraum oder Gefahrenbereiche. Die auszuführenden Aufgaben im Kontext der realen Umgebung sind derartig komplex, dass der Roboter schwer von einem Operator gesteuert werden kann, auch nicht mit Unterstützung der künstlichen Intelligenz. Ein Exoskelett als Mensch-Maschine-Interface ermöglicht eine dem Menschen entsprechende Interaktion zwischen Roboter und Anwender. Das Exoskelett erfasst die Bewegungen des menschlichen Körpers, überträgt diese auf das ferngesteuerte System und kann zudem Kraftinformationen vom System wiederum auf den Menschen über ein Haptisches Feedback zurückleiten.

Das Capio-Passive-Exoskelett ist die kinematische Vorstudie des CAPIO-Exoskelttes basierend auf der Entwicklung im VI-Bot-Projekt. Innerhalb dieser Studie wurden notwendige Aspekte wie Sicherheit und Ergonomie untersucht und eine Kinematik entwickelt, die diesen Erfordernissen entspricht.

Die Konstruktion basiert auf den Abmessungen eines 95 Perzentile männlichen Europäers. Und ist im Rücken, in den Schultern und an den Armen auf diese Abmessungen anpassbar.

Das passive System ist über fünf Kontaktstellen (Hände, Oberarme, Schultern und Hüfte) mit dem menschlichen Körper verbunden und erfasst über die parallele kinematische Struktur zum menschlichen Bewegungsapparat Posen bzw. Bewegungen der Arme und des Torsos. Die kinematische Struktur umfasst acht Freiheitsgrade in den Armen und sechs Freiheitsgrade im Rücken. Die Freiheitsgrade des Exoskelettes sind so ausgelegt und angeordnet, dass das Exoskelett passive der menschlichen Bewegung folgen kann. Dies ist die Voraussetzung für die „Free Running“ Funktion des aktiviven finalen CAPIO-Exoskelettes und eine wichtiger Punkt im Hinblick auf Sicherheit und Handhabung des Systems.

Die erforderliche Handhabung z. B. für das Ankleiden des Oberkörper-Exoskelettes ist in einem „Open Joint“ Konzept realisiert. In dem „Open Joint“ Konzept sind die entsprechenden Gelenkachsen des Exoskelettes außerhalb des menschlichen Körpers angeordnet, so dass die Kontaktstellen frei zugänglich sind und das System leicht angekleidet werden kann.

Für den Komfort und den Sitz ist das System zum Teil in den Gelenken über Federn Gewichtskompensiert. Neben den passiven Gelenken des Exosekettes verfügt das System über ein aktives Handinterface z.B. für die Kraftrückkopplung eines Ferngesteuertem Endeffektors.

Zurück zur Robotersystemliste
© DFKI GmbH
zuletzt geändert am 07.11.2023