Diseño de un brazo robótico tipo SCARA, con la ayuda de la herramienta CAD-ADAMS, para uso didáctico de los estudiantes de la Universidad Nacional de Loja / Design of a robotic arm type SCARA, with the help of the CAD-ADAMS tool, for didactic use of the students of the National University of Loja

La presente investigación tiene como objetivo el aprovechamiento de los avances tecnológicos para solucionar el problema de automatización en las industrias de la provincia de Loja en el sur del Ecuador, considerando para esto el funcionamiento de un brazo robótico tipo SCARA, que permita dar solución a la solución de la pequeña y mediana industria de este sector, El sistema consiste en el acoplamiento de elementos móviles accionados por motores de corriente continua (servomotores) y censada para que la señal sea procesada por una tarjeta de control que se programada para realizar los movimientos y que por el momento no es objeto de estudio de esta investigación, los esquemas y dibujos desarrollados se realizaron en el software ADAMS 2013. Finalmente se presentan los resultados obtenidos, así como las ventajas y desventajas de trabajar con este programa en comparación a otros que permiten para su simulación y control importarlos a MATLAB®.

NASA Tech Briefs, November 1988

Topics covered include: New Product Ideas; NASA TU Services; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences

A CONTINOUS ROTARY ACTUATION MECHANISM FOR A POWERED HIP EXOSKELETON

This thesis presents a new mechanical design for an exoskeleton actuator to power the sagittal plane motion in the human hip. The device uses a DC motor to drive a Scotch yoke mechanism and series elasticity to take advantage of the cyclic nature of human gait and to reduce the maximum power and control requirements of the exoskeleton. The Scotch yoke actuator creates a position-dependent transmission that varies between 4:1 and infinity, with the peak transmission ratio aligned to the peak torque periods of the human gait cycle. Simulation results show that both the peak and average motor torque can be reduced using this mechanism, potentially allowing a less powerful motor to be used. Furthermore, the motor never needs to reverse direction even when the hip joint does. Preliminary testing shows the exoskeleton can provide an assistive torque and is capable of accurate position tracking at speeds covering the range of human walking. This thesis provides a detailed analysis of how the dynamic nature of human walking can be leveraged, how the hip actuator was designed, and shows how the exoskeleton performed during preliminary human trials

Selection of systems to perform extravehicular activities, man and manipulator. Volume 2 - Final report

Technologies for EVA and remote manipulation systems - handbook for systems designer

Lekhost a Tize: An Experiment in Film Production Methodology

Proliferation and convergence of new technologies as well as the diverse media it has given rise to have had a dramatic impact on the theory and practice of contemporary filmmaking. This trend also holds considerable implication for the range of cinematic forms likely to be embraced in the future as well as the methodologies necessarily exploited in their making. The formal and expressive possibilities inherent in the climate of experimentation existing at this unique juncture in history encourage out-of-the-ordinary solutions to long-standing problems while begging important questions regarding the process and goal of filmmaking. Taking the films of the Czech New Wave and their trademark formal experimentation as a point of departure, the present study attempts to incorporate the disparate influences of these novel circumstances to filmmaking. As such, Lekhost a Tíže represents one filmmaker\u27s efforts towards the goal of an intuitive and personal system of filmmaking, based on a flexible, yet expressive visual language that seeks to promote discovery without forfeiting narrative coherence

Climbing and Walking Robots

Nowadays robotics is one of the most dynamic fields of scientific researches. The shift of robotics researches from manufacturing to services applications is clear. During the last decades interest in studying climbing and walking robots has been increased. This increasing interest has been in many areas that most important ones of them are: mechanics, electronics, medical engineering, cybernetics, controls, and computers. Today’s climbing and walking robots are a combination of manipulative, perceptive, communicative, and cognitive abilities and they are capable of performing many tasks in industrial and non- industrial environments. Surveillance, planetary exploration, emergence rescue operations, reconnaissance, petrochemical applications, construction, entertainment, personal services, intervention in severe environments, transportation, medical and etc are some applications from a very diverse application fields of climbing and walking robots. By great progress in this area of robotics it is anticipated that next generation climbing and walking robots will enhance lives and will change the way the human works, thinks and makes decisions. This book presents the state of the art achievments, recent developments, applications and future challenges of climbing and walking robots. These are presented in 24 chapters by authors throughtot the world The book serves as a reference especially for the researchers who are interested in mobile robots. It also is useful for industrial engineers and graduate students in advanced study

Active Training and Assistance Device for an Individually Adaptable Strength and Coordination Training

Das Altern der Weltbevölkerung, insbesondere in der westlichen Welt, stellt die Menschheit vor eine große Herausforderung. Zu erwarten sind erhebliche Auswirkungen auf den Gesundheitssektor, der im Hinblick auf eine steigende Anzahl von Menschen mit altersbedingtem körperlichem und kognitivem Abbau und dem damit erhöhten Bedürfnis einer individuellen Versorgung vor einer großen Aufgabe steht. Insbesondere im letzten Jahrhundert wurden viele wissenschaftliche Anstrengungen unternommen, um Ursache und Entwicklung altersbedingter Erkrankungen, ihr Voranschreiten und mögliche Behandlungen, zu verstehen. Die derzeitigen Modelle zeigen, dass der entscheidende Faktor für die Entwicklung solcher Krankheiten der Mangel an sensorischen und motorischen Einflüssen ist, diese wiederum sind das Ergebnis verringerter Mobilität und immer weniger neuer Erfahrungen. Eine Vielzahl von Studien zeigt, dass erhöhte körperliche Aktivität einen positiven Effekt auf den Allgemeinzustand von älteren Erwachsenen mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen und den Menschen in deren unmittelbarer Umgebung hat. Diese Arbeit zielt darauf ab, älteren Menschen die Möglichkeit zu bieten, eigenständig und sicher ein individuelles körperliches Training zu absolvieren. In den letzten zwei Jahrzehnten hat die Forschung im Bereich der robotischen Bewegungsassistenten, auch Smarte Rollatoren genannt, den Fokus auf die sensorische und kognitive Unterstützung für ältere und eingeschränkte Personen gesetzt. Durch zahlreiche Bemühungen entstand eine Vielzahl von Ansätzen zur Mensch-Rollator-Interaktion, alle mit dem Ziel, Bewegung und Navigation innerhalb der Umgebung zu unterstützen. Aber trotz allem sind Trainingsmöglichkeiten zur motorischen Aktivierung mittels Smarter Rollatoren noch nicht erforscht. Im Gegensatz zu manchen Smarten Rollatoren, die den Fokus auf Rehabilitationsmöglichkeiten für eine bereits fortgeschrittene Krankheit setzen, zielt diese Arbeit darauf ab, kognitive Beeinträchtigungen in einem frühen Stadium soweit wie möglich zu verlangsamen, damit die körperliche und mentale Fitness des Nutzers so lang wie möglich aufrechterhalten bleibt. Um die Idee eines solchen Trainings zu überprüfen, wurde ein Prototyp-Gerät namens RoboTrainer-Prototyp entworfen, eine mobile Roboter-Plattform, die mit einem zusätzlichen Kraft-Momente-Sensor und einem Fahrradlenker als Eingabe-Schnittstelle ausgestattet wurde. Das Training beinhaltet vordefinierte Trainingspfade mit Markierungen am Boden, entlang derer der Nutzer das Gerät navigieren soll. Der Prototyp benutzt eine Admittanzgleichung, um seine Geschwindigkeit anhand der Eingabe des Nutzers zu berechnen. Desweiteren leitet das Gerät gezielte Regelungsaktionen bzw. Verhaltensänderungen des Roboters ein, um das Training herausfordernd zu gestalten. Die Pilotstudie, die mit zehn älteren Erwachsenen mit beginnender Demenz durchgeführt wurde, zeigte eine signifikante Steigerung ihrer Interaktionsfähigkeit mit diesem Gerät. Sie bewies ebenfalls den Nutzen von Regelungsaktionen, um die Komplexität des Trainings ständig neu anzupassen. Obwohl diese Studie die Durchführbarkeit des Trainings zeigte, waren Grundfläche und mechanische Stabilität des RoboTrainer-Prototyps suboptimal. Deswegen fokussiert sich der zweite Teil dieser Arbeit darauf, ein neues Gerät zu entwerfen, um die Nachteile des Prototyps zu beheben. Neben einer erhöhten mechanischen Stabilität, ermöglicht der RoboTrainer v2 eine Anpassung seiner Grundfläche. Dieses spezifische Merkmal der Smarten Rollatoren dient vor allem dazu, die Unterstützungsfläche für den Benutzer anzupassen. Das ermöglicht einerseits ein agiles Training mit gesunden Personen und andererseits Rehabilitations-Szenarien bei Menschen, die körperliche Unterstützung benötigen. Der Regelungsansatz für den RoboTrainer v2 erweitert den Admittanzregler des Prototypen durch drei adaptive Strategien. Die erste ist die Anpassung der Sensitivität an die Eingabe des Nutzers, abhängig von der Stabilität des Nutzer-Rollater-Systems, welche Schwankungen verhindert, die dann passieren können, wenn die Hände des Nutzers versteifen. Die zweite Anpassung beinhaltet eine neuartige nicht-lineare, geschwindigkeits-basierende Änderung der Admittanz-Parameter, um die Wendigkeit des Rollators zu erhöhen. Die dritte Anpassung erfolgt vor dem eigentlichen Training in einem Parametrierungsprozess, wo nutzereigene Interaktionskräfte gemessen werden, um individuelle Reglerkonstanten fein abzustimmen und zu berechnen. Die Regelungsaktionen sind Verhaltensänderungen des Gerätes, die als Bausteine für unterstützende und herausfordernde Trainingseinheiten mit dem RoboTrainer dienen. Sie nutzen das virtuelle Kraft-Feld-Konzept, um die Bewegung des Gerätes in der Trainingsumgebung zu beeinflussen. Die Bewegung des RoboTrainers wird in der Gesamtumgebung durch globale oder, in bestimmten Teilbereichen, durch räumliche Aktionen beeinflusst. Die Regelungsaktionen erhalten die Absicht des Nutzers aufrecht, in dem sie eine unabhängige Admittanzdynamik implementieren, um deren Einfluss auf die Geschwindigkeit des RoboTrainers zu berechnen. Dies ermöglicht die entscheidende Trennung von Reglerzuständen, um während des Trainings passive und sichere Interaktionen mit dem Gerät zu erreichen. Die oben genannten Beiträge wurden getrennt ausgewertet und in zwei Studien mit jeweils 22 bzw. 13 jungen, gesunden Erwachsenen untersucht. Diese Studien ermöglichen einen umfassenden Einblick in die Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Funktionalitäten und deren Einfluss auf die Nutzer. Sie bestätigen den gesamten Ansatz, sowie die gemachten Vermutungen im Hinblick auf die Gestaltung einzelner Teile dieser Arbeit. Die Einzelergebnisse dieser Arbeit resultieren in einem neuartigen Forschungsgerät für physische Mensch-Roboter-Interaktionen während des Trainings mit Erwachsenen. Zukünftige Forschungen mit dem RoboTrainer ebnen den Weg für Smarte Rollatoren als Hilfe für die Gesellschaft im Hinblick auf den bevorstehenden demographischen Wandel

Body sensor networks: smart monitoring solutions after reconstructive surgery

Advances in reconstructive surgery are providing treatment options in the face of major trauma and cancer. Body Sensor Networks (BSN) have the potential to offer smart solutions to a range of clinical challenges. The aim of this thesis was to review the current state of the art devices, then develop and apply bespoke technologies developed by the Hamlyn Centre BSN engineering team supported by the EPSRC ESPRIT programme to deliver post-operative monitoring options for patients undergoing reconstructive surgery. A wireless optical sensor was developed to provide a continuous monitoring solution for free tissue transplants (free flaps). By recording backscattered light from 2 different source wavelengths, we were able to estimate the oxygenation of the superficial microvasculature. In a custom-made upper limb pressure cuff model, forearm deoxygenation measured by our sensor and gold standard equipment showed strong correlations, with incremental reductions in response to increased cuff inflation durations. Such a device might allow early detection of flap failure, optimising the likelihood of flap salvage. An ear-worn activity recognition sensor was utilised to provide a platform capable of facilitating objective assessment of functional mobility. This work evolved from an initial feasibility study in a knee replacement cohort, to a larger clinical trial designed to establish a novel mobility score in patients recovering from open tibial fractures (OTF). The Hamlyn Mobility Score (HMS) assesses mobility over 3 activities of daily living: walking, stair climbing, and standing from a chair. Sensor-derived parameters including variation in both temporal and force aspects of gait were validated to measure differences in performance in line with fracture severity, which also matched questionnaire-based assessments. Monitoring the OTF cohort over 12 months with the HMS allowed functional recovery to be profiled in great detail. Further, a novel finding of continued improvements in walking quality after a plateau in walking quantity was demonstrated objectively. The methods described in this thesis provide an opportunity to revamp the recovery paradigm through continuous, objective patient monitoring along with self-directed, personalised rehabilitation strategies, which has the potential to improve both the quality and cost-effectiveness of reconstructive surgery services.Open Acces