Konzept für einen biologisch inspirierten, semi-passiven pneumatisch angetriebenen zweibeinigen Prothesen-Roboter-Hybrid

Abstract

Zusammenfassung Ein Schwerpunkt bei der Entwicklung von Laufmaschinen liegt auf der Stabilisierung der Maschine während der Fortbewegung. Sechsbeinige Laufmaschinen sind in der Lage, permanent statische Stabilität zu garantieren. Bei Vierbeinern ist dies nur auf bestimmte Gangmuster beschränkt und Zweibeiner sind auf dynamische Stabilität angewiesen. Die Arbeiten in diesem Artikel basieren auf Bewegungsstudien von beidseitig amputierten Probanden, die trotz passiver Prothesen stabil laufen können. Zur Übertragung dieses Konzepts auf Laufmaschinen wird ein neuartiger zweibeiniger Demonstrator mit einer künstlichen Wirbelsäule vorgestellt, der über pneumatische Aktoren in der Hüfte und in der Wirbelsäule angetrieben wird. Zusätzlich kommen nichtaktuierte Knie- und Fußprothesenteile zum Einsatz. Das Ziel besteht darin, zweibeinige, unteraktuierte, dadurch leichte und energieeffiziente Roboter zu entwickeln. Neben dem Hardwaredesign und dem Zusammenspiel der einzelnen Komponenten wird auch die Bewegungsgenerierung, die auf biologisch inspirierten Zentralen Mustergeneratoren basiert sowie die experimentelle Erprobung des Demonstrators beschrieben.