Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

在个性化的外骨骼机器人中再次行走

Ekso exoskeletal西装,白色3D打印平纹针织。

谈论迈向未来的一步......外骨骼机器人,曾经是科幻小说的领域,现在正在帮助有需要的人从他们的轮椅上升起。在不远的将来的某一天,他们可能会一起更换轮椅。想象一下,能够站在椅子上几个月或几年后再站起来。它必定是一种令人难以置信的感觉,一种新的自由。

这些机器人外骨骼成为使用它们的人的新肌肉组织,并且像每个独特的身体一样,每个外骨骼都需要它自己的配件和它自己与它支持的人的接口。这种需求 - 自然地连接外骨骼和人 - 引发了Ekso Bionics最近的合作 和3D系统。

Ekso Bionics是一家总部位于加利福尼亚州的公司,自2005年以来一直是工程机器人外骨骼服装的先驱。今天,他们的外骨骼是世界上一些最具前瞻性的设计,适合那些希望补充其移动性的人们。 Ekso一个接一个地帮助人们重新思考物理限制,我们3D Systems希望通过创建3D打印部件来进一步推动这一任务,这些部件可以增强身体与Ekso机器人之间的连接。我们一起想让外骨骼机器人变得个性化。

连接人和机器

Ekso套装的3D印花大腿部分

“我第一次穿上Ekso,我把设备绑在上面,我站了起来。这是一个决定性的时刻,“Ekso Bionics在视频中表示,Amanda Boxtel说。 20多年前,阿曼达在科罗拉多州白雪皑皑的滑雪坡上遭受了灾难性的脊髓损伤,从那以后一直坐在轮椅上 - 直到Ekso Bionics让她成为外骨骼套装的试飞员。在与她见面后,3D Systems首席执行官Avi Reichental决定让她的Ekso改装3D打印组件,该项目开始认真。

我们的目标是创造定制的部件,可以将身体保持在特定的位置,以提供平衡和支持,同时小心避免容易瘀伤的区域。同时,间隙部分必须最小化穿上和脱下西装所需的时间。 3D打印部件还必须足够坚固以将身体保持在各种状态并保持足够的柔韧性以提供舒适性。

为了创建这些定制零件,3D Systems设计师Scott Summit和Gustavo Fricke首先从头到脚扫描了Amanda。他们使用生成的3D模型为套装上的特定点(胫骨,大腿和脊柱)的组件创建个性化CAD模型。扫描使他们能够在腿部肌肉组织之间产生均匀的压力分布,尽管缺乏触感,但这些压力对不均匀的压力非常敏感。 Summit和Fricke还将脊柱支撑建模为站立和坐姿扫描之间的数字平均值,因此无论位置如何,它都能够准确舒适地贴合上半身。

3D打印背部支撑

美学也是一个重要的考虑因素。在这方面,设计团队试图将Amanda的身体与Ekso套装视觉联系起来。你可以看到这些作品融合了一些漂亮的设计元素,如光滑的曲线,复杂的图案和肌肉般的线条。此外,掐丝图案可使皮肤通风,减少汗液堆积,减少摩擦和感染风险。 Fricke和Summit甚至设计了3D打印形式的手柄,伪装以减少视觉手柄带来的内涵。

在创建了每个组件的CAD模型之后,设计团队在一夜之间3D打印原型以测试适合度和功能,并进行任何必要的更改。毕竟,您可以花一整天的时间进行数字化设计,但在现实世界中测试设计是非常宝贵的。一旦他们完成了这个迭代设计过程,最终的部件就是使用3D系统选择性激光烧结技术进行3D打印,该技术专门用于生产轻质,坚固部件的能力。

该团队用这些新的3D打印元件取代了以前在Ekso套装中支持Amanda的Velcro带子。正如你在图片中看到的那样,这些设计非常令人惊艳,当Amanda于2013年11月首次亮相混合外骨骼时,他们看起来更加出色,因为她站在布达佩斯的一个舞台上走路。

向前进

阿曼达在布达佩斯走高

“这个项目代表了人类创造力和技术的胜利,”阿曼达说。 “我非常感激和激动。”我们期待这种胜利,许多人希望将来能够这样做。该项目表明,随着3D扫描,设计和3D打印工具的普及,我们可以做到不可能。

借助Sense扫描仪等手持式扫描工具,以及采用可定制但模板驱动的大规模制造设计的流程,这样的项目可以大规模实现。 3D打印带来了这一点:能够为大众生产本地化和定制。在个性化医疗的情况下,与这种Ekso套装一样,这种组合意味着更好,个性化的患者护理和更高的生活质量。

这个项目告诉我们更多好事即将来临。阿曼达的西装只是一个开始。

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