ARC Angel:NASA의 혁신적인 시스템으로 Sub-1G 훈련 시 팔 피로 감소

존슨 우주 센터, 휴스턴, 텍사스

ARC ANGEL의 능동 제어 시스템은 다양한 휴대용 도구의 무게를 자동으로 줄여 sub-1G 훈련 중에 팔의 피로를 줄여줍니다. (이미지 :NASA)

NASA 존슨 우주 센터(JSC)의 혁신가들은 줄여서 "ARGOS"라고 불리는 지구 경계 로봇 훈련 시스템을 개발했습니다. 머리 위 활주로와 교량 구동 시스템을 사용하여 연결된 케이블을 사용하여 우주비행사의 무게를 부분적으로 또는 완전히 오프로드하고 효과적으로 지상에 매달아 우주비행사의 무중력 상태를 적극적으로 시뮬레이션할 수 있습니다. 피험자의 몸통과 다리는 떨어져 나가지만 팔과 무거운 수공구는 그렇지 않습니다.

ARC ANGEL(Argos Negation of Gravitational Effects on the Limbs) 기술을 위한 Actuated Realtime Control은 공간에 적합한 테스트 대상의 팔을 오프로드하고 ARGOS를 사용하여 훈련 활동을 수행하는 동안 발생하는 피로에 대응하기 위해 개발되었습니다. ARGOS와 마찬가지로 ARC ANGEL은 컴퓨터 제어 활성 케이블 장력을 통해 오프로드를 제공합니다. 케이블은 각 팔꿈치 바로 위에 위치한 팔 커프와 우주복의 배낭 모양의 PLSS(1차 생명 유지 시스템)에 장착된 전동 릴 사이에 연결되어 있습니다.

이 능동 오프로딩 기술은 0~1G 환경을 시뮬레이션하는 것 외에도 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 어깨를 재활하는 환자는 팔의 무게를 덜거나 쥐는 하중을 줄이는 운동 보조의 이점을 누릴 수 있고, 무거운 도구를 운반하는 건설 작업자는 이를 더 쉽게 조작할 수 있으며, 군인의 장비 무게를 상쇄하여 궁극적으로 사지의 피로를 방지할 수 있습니다.

ARC ANGEL은 ARGOS와 같은 능동형 로봇 시스템입니다. 그러나 전기 모터는 활주로와 교량 시스템의 머리 위에 장착되지 않고 대신 모터가 케이블을 통해 팔 위쪽에 실시간 작동 토크 오프로드를 공급하는 테스트 대상의 배낭형 PLSS에 장착됩니다. 테스트 대상이 망치를 집으면 시스템은 즉시 반응하여 프로그래밍된 환경에 비해 망치의 무게를 줄입니다.

시스템은 전기 모터, 섬유 제품, 전자 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어로 구성됩니다. 원활하게 작동하는 암 오프로딩 아날로그를 제공하고 시스템 성능을 최적화하기 위해 JSC 코딩 소프트웨어의 엔지니어는 모터 제어를 위한 운동학적 알고리즘과 폐쇄 루프 아키텍처를 활용하고 맞춤형 컴퓨터 언어 스크립트를 사용하여 센서 데이터를 수집합니다. 이를 통해 ARC ANGEL의 하위 시스템을 원활하게 통합하고 1대0 G 환경을 정확하게 시뮬레이션할 수 있습니다.

작동 중에 소형 장력 센서와 관성 측정 장치는 팔의 무게와 움직임을 감지하고 단일 보드 컴퓨터와 처리에 필요한 펌웨어에 데이터를 공급하는 폐쇄 루프 제어 시스템을 제공합니다. 원하는 암 오프로드 값을 입력하기 위한 제어 기능을 제공하기 위해 맞춤형 그래픽 사용자 인터페이스도 자체적으로 개발되었습니다.

또한 ARC ANGEL은 외부 케이블 없이 하위 구성 요소에 전원을 공급하는 자체 전원 공급 장치를 갖추고 있습니다. 이를 통해 ARGOS와 독립적으로 기능할 수 있으며 잠재적인 지상 응용 프로그램에 더 적합합니다. 이 작업은 재활 및/또는 보조 의료 기기를 위해 구현되고 있는 능동형 엑소수트 개발과 직접적인 관련이 있습니다. ARC ANGEL은 기본적으로 피사체의 전체 동작 범위를 유지하면서 원하는 지원(오프로드)을 제공합니다. 시스템 하드웨어와 소프트웨어는 우주복을 착용하지 않고 단순히 팔을 내리는 것이 아니라 사지 보조 운동을 하도록 개인에게 맞게 수정할 수 있습니다.

NASA는 이 기술을 상용화하기 위해 라이센스 사용자를 적극적으로 찾고 있습니다. NASA의 라이센스 컨시어지에게 문의하십시오. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다. 또는 202-358-7432로 전화하여 라이선스 논의를 시작하세요. 자세한 내용을 보려면 여기를 방문하세요.  .