Innovative Hand Exoskeleton Design for Extravehicular Activities in Space

شرایط محیطی و لباس‌های فضایی تحت فشار فضانوردان را در معرض مشکلات خستگی در طول فعالیت‌های طولانی خارج از وسیله نقلیه قرار می‌دهند، که اثرات نامطلوبی به ویژه بر مهارت، زور و استقامت دست‌ها و بازوها دارد. یک اکتشاف پیشرفته در زمینه اسکلت بیرونی دست نشان داد که محصولات موجود به دلیل حجیم و جرم بودن برای کاربردهای فضایی مناسب نیستند. این کتاب رویکرد جدیدی را برای توسعه اسکلت‌های بیرونی دست پیشنهاد می‌کند، بر اساس یک مفهوم نوآورانه رباتیک نرم که بر بهره‌برداری از پلیمرهای الکترواکتیو که به‌عنوان حسگر و محرک عمل می‌کنند، بر ترکیبی از الکترومیوگرافی و مکانومیوگرافی برای تشخیص اراده کاربر و شبکه‌های عصبی برای کنترل متکی است. نتیجه طرحی است که باید عملکرد فضانوردان را در طول فعالیت های خارج از خودرو افزایش دهد. به طور خلاصه، مزایای رویکرد توصیف شده، یک اسکلت بیرونی با وزن کم و انعطاف پذیری بالا است که به مهارت و انطباق با اراده کاربر اجازه می دهد.

Environmental conditions and pressurized spacesuits expose astronauts to problems of fatigue during lengthy extravehicular activities, with adverse impacts especially on the dexterity, force and endurance of the hands and arms. A state-of-the-art exploration in the field of hand exoskeletons revealed that available products are unsuitable for space applications because of their bulkiness and mass. This book proposes a novel approach to the development of hand exoskeletons, based on an innovative soft robotics concept that relies on the exploitation of electroactive polymers operating as sensors and actuators, on a combination of electromyography and mechanomyography for detection of the user’s will and on neural networks for control. The result is a design that should enhance astronauts’ performance during extravehicular activities. In summary, the advantages of the described approach are a low-weight, high-flexibility exoskeleton that allows for dexterity and compliance with the user’s will.