Thiết kế và đánh giá giày thông minh robot mềm để tái tạo cảm giác địa hình xúc giác

( 0 đánh giá )
Miễn phí

Cấu trúc & nguyên lý:

  + Đế gồm nhiều túi khí composite, bố trí theo vùng bàn chân; van mở để xả khí khi chịu tải, đóng để giữ áp suất mô phỏng địa hình.

  + Hoạt động thụ động: người dùng nén túi khí khi bước, túi tự hồi nhờ đàn hồi vật liệu.

  • Cải tiến thiết kế:
  •   + Túi khí composite tăng mô đun đàn hồi, độ bền; hình dạng cong giảm tập trung ứng suất.
  •   + Bố trí lại kích thước/vị trí túi để tăng diện tích đỡ và khai thác chuyển động khớp bàn chân.
  • - Mô hình BLPM:
  •   + Mô hình khung cho thành ngoài/trung, mô hình cột mỏng cho góc; mô hình khí nén đẳng nhiệt.
  •   + Tích hợp mô phỏng động bằng phương pháp tích phân thời gian tường minh.
  • - Tối ưu Pareto:
  •   + Biến thiết kế: chiều dày thành ngoài (1–10 mm), chiều cao túi (10–100 mm).
  •   + Mục tiêu: tối đa độ cứng bên (ổn định) và góc lăn hiển thị (khả năng tái tạo địa hình).
  •   + Ràng buộc: góc lăn 10–30°, độ cứng ≥1×10^5 N/m, lực ổn định ≤200 N.
  •   + Kết quả: thiết kế tối ưu t=4 mm, h=35 mm cho cả 3 cỡ S/M/L.
  • - Thử nghiệm:
  •   + Độ bền: V5 >120.000 chu kỳ nén, không hỏng cấu trúc.
  •   + Xác thực mô hình: lực – biến dạng túi khí khớp với dự đoán BLPM.
  •   + Hiển thị địa hình: góc nghiêng/inversion ~11°, plantar/dorsi flexion ~5°, “low spot” ~8,6 mm; so sánh với bề mặt thật cho thấy tương đồng ở nghiêng bên.
  •   + Bù địa hình: giảm góc nghiêng từ ~12–15° xuống <5°, giảm chênh cao 36 mm xuống ~20,5 mm.
  •   + Nhận dạng vật thể: 149/160 lần đúng (93,1%), cải thiện rõ so với V2/V3.
  • - Ứng dụng: VR, phục hồi chức năng dáng đi (đặc biệt Parkinson), hỗ trợ di chuyển trên địa hình thật.