ARC Angel:NASA の革新的なシステムは、サブ 1G トレーニングでの腕の疲労を軽減します

ジョンソン宇宙センター、テキサス州ヒューストン

ARC ANGEL のアクティブ コントロール システムは、さまざまな手持ちツールの重量を自動的に軽減し、1G 未満のトレーニング中の腕の疲労を軽減します。 （画像：NASA）

NASA ジョンソン宇宙センター (JSC) の革新者たちは、略して「ARGOS」と呼ばれる地上ロボット訓練システムを開発しました。頭上の滑走路と橋の駆動システムを使用して、付属のケーブルを使用して宇宙飛行士の重量を部分的または完全に軽減し、宇宙飛行士を地面から効果的に吊り下げることで、宇宙空間での宇宙飛行士の無重力状態をアクティブにシミュレートできます。被験者の胴体と脚の負荷は軽減されますが、腕や重量のある手工具は軽減されません。

ARGOS 四肢への重力影響の否定 (ARC ANGEL) テクノロジーの作動リアルタイム制御は、ARGOS を使用してトレーニング活動を行う際に被験者の腕に適した空間に負荷を与え、疲労を軽減するために開発されました。 ARGOS と同様に、ARC ANGEL はコンピューター制御のアクティブなケーブル張力を介してオフロードを提供します。ケーブルは、各肘のすぐ上にある腕帯と、宇宙服のバックパックのような一次生命維持システム (PLSS) に取り付けられた電動リールの間に張られています。

このアクティブ オフロード テクノロジは、0 から 1 G 環境のシミュレーションに加えて、多くのアプリケーションに使用できます。たとえば、肩のリハビリテーションを行っている患者は、腕の重量や握力を軽減する動作補助の恩恵を受けることができ、重い工具を運ぶ建設作業員はより簡単に操作できるようになり、軍人にとっては装備の重量を相殺して、結果的に四肢の疲労を軽減することができます。

ARC ANGEL は、ARGOS のようなアクティブなロボット システムです。ただし、その電気モーターは滑走路や橋梁システムの頭上に取り付けられるのではなく、被験者のバックパックのような PLSS に取り付けられ、そこでモーターがケーブルを介して上腕にオフロードされるリアルタイムの作動トルクを供給します。被験者がハンマーを手に取ると、システムは即座に反応して、プログラムされた環境に対してハンマーの重量を軽減します。

このシステムは、電気モーター、ソフトグッズ、電子ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアで構成されています。アナログをオフロードしてスムーズに動作するアームを提供し、システムパフォーマンスを最適化するために、JSC のエンジニアは、センサーデータを取り込むためのカスタムコンピューター言語スクリプトとともに、モーター制御のための運動学アルゴリズムと閉ループアーキテクチャを活用するソフトウェアをコード化しました。これにより、ARC ANGEL のサブシステムをシームレスに統合し、1 から 0 G の環境を正確にシミュレートできるようになります。

動作中、コンパクトな張力センサーと慣性測定ユニットがアームの重量と動きを検出し、シングルボード コンピューターと処理に必要なファームウェアにデータを供給する閉ループ制御システムを提供します。カスタム グラフィカル ユーザー インターフェイスも社内で開発され、希望のアーム オフロード値を入力するためのコントロールを提供しました。

さらに、ARC ANGEL は、外部ケーブルを使用せずにサブコンポーネントに電力を供給する独自の電源を備えています。これにより、ARGOS から独立して機能する機能が可能になり、潜在的な地上アプリケーションにもさらに役立ちます。この研究は、リハビリテーションおよび/または補助医療機器のために実施されている積極的な外骨格スーツの開発に直接関係しています。 ARC ANGEL は基本的に、被験者の全可動範囲を維持しながら、必要な支援 (負荷を軽減) を提供します。システムのハードウェアとソフトウェアは、宇宙服を着ていない個人に合わせて、腕の負担を軽減するだけでなく、手足を使った動きに合わせて変更できます。

NASA はこの技術を商業化するライセンシーを積極的に探しています。 NASA のライセンス コンシェルジュまでご連絡ください。このメール アドレスはスパムボットから保護されています。閲覧するにはJavaScriptを有効にする必要があります。または、202-358-7432 に電話して、ライセンスに関する話し合いを開始してください。詳細については、 ここをご覧ください。