¿Cuál será más probable que se use en la futura tecnología de exoesqueleto: cilindros / actuadores neumáticos o servomotores?

Si estás hablando de exoesqueletos, definitivamente servomotores. Eso es lo que usan los exoesqueletos modernos, y lo más probable es que lo usen en el futuro.

Una gran razón por la que la hidráulica y la neumática no funcionan es que el equipo necesario para ejecutarlas es ENORME. Piense en qué tan grandes son los neumáticos de una grúa y el equipo necesario para operarlos.

¿Y quieres montar ESO en un ser humano? Sí, mientras que los pistones en un exoesqueleto serían más pequeños, piense en cuántos pistones se necesitarían para hacer que una persona se mueva. Ahora debe agregar las presiones que CADA pistón necesita para obtener la cantidad total de presión que necesita el traje. Eso seguirá siendo una gran presión, lo que requiere un gran equipo para producirlo. Y aún necesita una fuente de energía para alimentar la bomba de presurización. En ese punto, te estás agobiando demasiado.

En teoría, la neumática tendría algunas ventajas sobre los servos en cuanto a la potencia necesaria para ejecutarlos y algo de absorción de impactos incorporada (aunque quiero señalar que esto no es tanto como podría pensar, debido al hecho de que el aire es presurizado generalmente a estado de fluido incompresible), pero en la práctica esto no tiene ningún sentido con nuestra tecnología actual. La neumática y la hidráulica son muy lentas, por lo que eso significa que un exoesqueleto que podría levantar cualquier peso extra con neumática no mejoraría la velocidad de la persona.

Eso sin contar el hecho, piense en cuántas articulaciones hay en el cuerpo humano. Ahora, con ese número de articulaciones, necesita al menos un pistón (pero probablemente más) por articulación para permitir el movimiento. Y tendrían que tener probablemente diez en las articulaciones de los hombros y las caderas, lo cual es un problema. Y piense en cuántas tuberías y tubos tienen que ir de donde sea que venga la presión a los pistones. Y cuánto aumenta la posibilidad de que esas tuberías se enganchen en las juntas que pasan y se corten o se detengan. Acaba de aumentar su riesgo de fracaso en docenas, si no cientos de veces. Y también piense en cómo a medida que se mueve, el traje debe programarse y construirse con válvulas en los tubos que presionan hacia donde debe moverse. Solo aumentó tu posibilidad de fracaso nuevamente.

Entonces, con la tecnología moderna, la neumática y la hidráulica, si bien se ve bien en teoría, no tiene ningún sentido lógico en un exoesqueleto. Ahora, ¿podría mejorarse en el futuro? Indudablemente. ¿Mejorarán hasta el punto los exoesqueletos? Posiblemente, pero tengo mis dudas solo en función de cómo funciona la presurización de aire / líquido. Y piénselo, al mismo tiempo que lleva mejorar tanto la hidráulica como la neumática, ¿cuánto mejorarán los servomotores?

Los servomotores actuales tienen un consumo de energía muy alto, pero producen una salida de energía mecánica muy grande. ¿Ahora son eficientes? En realidad no, pero, de nuevo, nada lo es realmente. Siempre se puede mejorar.

Los servos también tienen la ventaja adicional de usar electricidad sobre el aire / líquido. Por lo tanto, una batería sería suficiente, en lugar de la bomba y el sistema de tanque necesarios para los otros dos. (Nuevamente, debido a su alto consumo, no durará mucho PERO se mejorarán, y personalmente creo que una vez que descubramos el poder de fusión, este problema se mitigará ya que los reactores de fusión pueden miniaturizarse más fácilmente que los reactores nucleares de fisión). ser hoy. Pero estoy divagando).

Los servos pueden alcanzar velocidades bastante impresionantes si están construidos correctamente. Una vez más, hay lugares para mejorar en esto, y los servo exoesqueletos actuales no MEJORAN la velocidad de una persona, pero pueden seguir el ritmo de la velocidad de reacción del ser humano promedio, lo que sigue siendo impresionante.

Los cables eléctricos se pueden comprimir y estirar (hasta que se rompan) y aún así funcionan bien. También son mucho más resistentes porque el material dentro de ellos es un metal sólido, en comparación con los tubos huecos necesarios en hidráulica / neumática.

Y finalmente, los servos son mucho más versátiles en términos de cómo se pueden usar. Los pistones solo pueden moverse hacia adentro y hacia adentro. Los servos pueden rotar y combinarse de maneras únicas para sortear esas molestas articulaciones de hombros y caderas. ¿Puedes replicar esta articulación del hombro?

Con pistones? Dudo que puedas hacerlo de manera efectiva. Ahora si logras esto? POR FAVOR, hágamelo saber para que pueda ver. Me encantaría aprender al respecto.

Entonces, en conclusión, la hidráulica / neumática es demasiado grande y voluminosa en términos de equipo y frágil debido a sus tubos que los servos. Los servos tienen un mejor paquete general en términos de tamaño del equipo y su versatilidad para aumentar la fuerza y ​​la capacidad de mantener la misma velocidad o similar a la que un humano está acostumbrado. Por favor, siéntase libre de comentar y encontrar agujeros en mi argumento y haré todo lo posible para disiparlos, pero creo que los servos son los más propensos a ser utilizados en el futuro. ¿Y quien sabe? Tal vez ninguno de los dos lo hará si encontramos alguna manera mejor tecnología para hacer esto. Pero mientras tanto, ¡DEJEMOS INGENIERÍA!

Tendría que inclinarme hacia la hidráulica, funcionan mucho más rápido que la neumática, pueden levantar cargas más pesadas y no son tan esponjosas. La mayoría de las máquinas de alta potencia ya utilizan sistemas hidráulicos y, en general, son más compactas y eficientes que un sistema neumático (aunque los componentes y las presiones de operación lo hacen más costoso).

Otras lecturas
Los beneficios y limitaciones.

Los neumáticos son demasiado lentos, pero incluyen absorción de choque incorporada (eliminando algunas partes duras). Los servos, por otro lado, consumen grandes cantidades de electricidad, pero pueden ser muy rápidos … y no proporcionan absorción de impactos, por lo que requerirían una absorción de impactos externa.

Mi conjetura sería … neumática y paciencia.