De weg naar een zelfbalancerend exoskelet

Project MARCH X werkt dit jaar aan een exoskelet dat zelfstandig in balans kan blijven staan zonder krukken. Een ambitieuze stap in het tienjarig bestaan van het studententeam dat zich inzet voor mensen met een dwarslaesie. De uitdaging ligt niet alleen in het ontwerpen van een innovatief systeem, maar ook in het garanderen dat het exoskelet sterk genoeg is om de krachten die tijdens gebruik ontstaan te weerstaan, zonder onnodig zwaar te worden.

Voor het simuleren van de belastingen en het optimaliseren van het ontwerp werken de engineers samen met Femto Engineering. Door gebruik te maken van Simcenter 3D wordt een FEM-analyse op assembly-niveau uitgevoerd: het gehele exoskelet inclusief verbindingen, bouten en contactvlakken wordt hierin meegenomen. Dit soort analyses zijn cruciaal om niet alleen individuele onderdelen te toetsen, maar ook het gedrag van het totale systeem onder realistische belastinggevallen in kaart te brengen.

Complexe simulaties met begeleiding

Voor mechanical engineer Kira Geluk was dit het eerste jaar waarin ze werkte met FEM-software. Onder begeleiding van project engineers Maarten en Patrick van Femto Engineering werd een steile leercurve ingezet. In plaats van starten met eenvoudige onderdelen, vroeg de krappe projectplanning om direct te werken met complexe samenstellingen. Hierbij werd duidelijk hoe belangrijk een juiste definitie van de belastingen is: de resultaten zijn namelijk zo goed als de input. In samenwerking met eerdere teams en andere engineers binnen Project MARCH zijn verschillende scenario’s opgesteld, van vallen op één voet tot het abrupt stoppen tijdens het lopen.

Achter elke simulatie zaten aannames: is de contactdefinitie realistisch? Hoeveel detail is nodig in het model? Welke onderdelen zijn kritisch? Dankzij de wekelijkse sessies met Femto ontstond er structuur in het proces en kon de volledige FEM-analyse effectief worden ingezet voor realistische ontwerpvalidatie.

Validatie en realisatie

De gegenereerde inzichten zijn direct gebruikt voor het iteratief herontwerpen van de mechanische onderdelen. Uiteindelijk is een groot deel van de door ons ontworpen onderdelen ook zelf geproduceerd, onder meer met CNC-machines. Door de combinatie van diepgaande simulatie en praktische realisatie kon een sterk exoskelet worden gerealiseerd, dat klaar is voor de test- en trainingsfase. Zo komen we een stap dichterbij onafhankelijkheid door en met zelfstandige, balancerende exoskeletten.

Vanuit Femto Engineering

Bedankt aan Project MARCH voor deze mooie samenwerking. Wil je meer weten over Project MARCH? Klik hier voor meer infomatie.

Maak jij deel uit van een studententeam en ben je geïnteresseerd in een samenwerking? Neem dan contact met ons op via info@femto.eu om de mogelijkheden te bespreken.