Functionally biomimetic exoskeleton of human upper limb for selective muscle augmentation
Project goals
The aim of the project is to use the transfer of knowledge and ideas from the biological reality of musculoskeletal system of the human upper limb to exoskeleton concept and design. The principal innovation of the project is functional usage of the concept of redundant actuation in the structure of exoskeleton that would in turn influence statically overdeterminate system of the upper arm. This approach could be denoted as biomimetic. The crucial targets will be the optimum actuator redundancy, stiffness control and potential to rapidly change motion pattern following the physiological range of motion for given joints. This approach will allow to target the function of exoskeleton in order to augment the function of selected individual muscles at complex motion while changing the stiffness of the overall system in order to perform full range motion and minimize the risk of system failure. The mechanical and operational properties of the whole biomechatronic system will be tested by virtual prototype of coupled arm-exoskeleton system and also by partial experimental demonstrators.
Keywords
Exoskeletonmusculoskeletal modellingmechatronicsbiomimeticsparallel structureredundantly actuated mechanismsstiffness control
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202300001
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta strojní
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
23-06920S
Alternative language
Project name in Czech
Funkčně biomimetický exoskelet lidské horní končetiny pro selektivní podporu svalů
Annotation in Czech
Cílem projektu je využít přenosu poznatků a myšlenek z biologické reality kosterně svalového systému horní končetiny člověka do konceptu a návrhu exoskeletu. Zásadní inovací projektu je funkční využití konceptu redundantních pohonů ve struktuře exoskeletu, které by následně ovlivnilo staticky přeurčený systém horní končetiny. Tento přístup se dá označit jako biomimetický. Rozhodujícími cíli budou optimální redundance pohonů, ovládání tuhosti a potenciál rychlé změny pohybového stavu podle fyziologického rozsahu pohybu pro dané klouby. Tento přístup umožní zacílit funkci exoskeletu na posílení vybraných jednotlivých svalů při komplexním pohybu a změnu tuhosti celého systému za účelem realizace plného rozsahu pohybu a minimalizace rizika selhání systému. Mechanické a funkční vlastnosti celého biomechatronického systému budou testovány na virtuálním prototypu spojeného systému paže-exoskelet a také pomocí dílčích experimentálních demonstrátorů.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
20301 - Mechanical engineering
OECD FORD - secondary branch
20302 - Applied mechanics
OECD FORD - another secondary branch
—
GB - Agricultural machines and construction
JQ - Machinery and tools
JR - Other machinery industry
JT - Propulsion, engines and fuels
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2023
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
8,632 thou. CZK
Public financial support
7,575 thou. CZK
Other public sources
1,041 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 632 CZK thou.
Public support
7 575 CZK thou.
87%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Mechanical engineering
Solution period
01. 01. 2023 - 31. 12. 2025