EduExo Pro

Educating Future

Exoskeleton Pioneers

Sichere deins für CHF 1'790.-

EduExo Pro ist ein umfangreicher Exoskelett-Bausatz, der Universitäten eine kostengünstige und leicht zugängliche Möglichkeit bietet, Exoskelett-Technologie in die Lehre und Forschung zu integrieren.

Der EduExo Pro-Bausatz enthält alle Komponenten, die zum Bau eines Arm-Exoskeletts benötigt werden, welches Schulter- und Ellbogengelenk umfasst.

Durch die Kombination der Hardware mit einem umfassenden Handbuch werden theoretische Konzepte mit praktischer Erfahrung verknüpft und die Nutzer dabei unterstützt, grundlegende Prinzipien zu verstehen, praktische Fähigkeiten zu erlernen und das Selbstvertrauen und die Denkweise zu entwickeln, die für die Entwicklung praxistauglicher Lösungen erforderlich sind.

In Bildungseinrichtungen bietet es eine projektbasierte Exoskelett-Lernerfahrung, die kritisches Denken, Kreativität und Teamarbeit unter Studierenden aus verschiedenen Fachrichtungen, darunter Ingenieurwesen, Gesundheitswissenschaften und Medizin, fördert.

Design

Inhalte zur Ausbildung von Exoskelett-Experten

Das Handbuch

Das EduExo Pro-Handbuch ist eine umfassende Wissensquelle mit über 180 Seiten. Es befasst sich mit verschiedenen Aspekten von Exoskelett-Technologie und vermittelt wertvolle Kenntnisse
und Fähigkeiten.

Das Buch ist in zehn Kapitel unterteilt und behandelt eine Vielzahl von Themen, die für das Verständnis moderner Exoskelette wichtig sind, darunter die menschliche Anatomie, Mechanik, Design, Elektronik, Software, Regelkreise, virtuelle Realitäten und Videospiele sowie wissenschaftliche Experimente.

Jedes Kapitel beginnt mit einer Einführung in den theoretischen Grundlagen. Die meisten Kapitel enthalten zudem einen praktischen Übungsteil, in dem die Leser die Theorie mit der Praxis verbinden können. Diese Übungen sind so aufgebaut, dass sie die Benutzer Schritt für Schritt beim Bau und bei der Programmierung des EduExo Pro-Exoskeletts anleiten und so ihr Verständnis der Theorie vertiefen und ihre praktischen Fähigkeiten trainieren.

Im Lehrbetrieb ermöglicht die Struktur des Handbuchs Einzelpersonen oder Gruppen, es Schritt für Schritt durchzuarbeiten oder es unter den Gruppenmitgliedern aufzuteilen, wobei sich jedes Mitglied auf ein anderes Thema spezialisiert.

Kapitel 1

Einleitung

Grundlagen von Exoskeletten, ihre Geschichte, Funktionsweise und Beispiele aus der Praxis.

Kapitel 4

Konstruktion

Skizzieren, CAD-Design, Spannungs-Dehnungs-Analyse und technische Zeichnungen sowie Fertigungs- und Montageprozesse. Neue Teile entwerfen, in3D drucken und den EduExo Pro modifizieren.

Kapitel 7+8

Regelungstechnik

Einführung in die Regelungstechnik für Exoskelette, von einfachen Positionsreglern bis hin zu fortschrittlichen Systemen, die Biosignale nutzen, um die Unterstützung zu optimieren.

Kapitel 2

Exoskelett Entwicklung

Der Entwicklungsprozess, Teamdynamik und verschiedene Technologien, die bei der Entwicklung von Exoskeletten zum Einsatz kommen.

Kapitel 5

Elektronik

Grundlagen von Mikrocontrollern, Motoren, Kraft- und Positionssensoren, IMUs, EMG und Leiterplatten, einschließlich Tutorials zum Zusammenbau der Elektronik und Löten.

Kapitel 9

VR und Videospiele

Entwicklung eines Videospiels und Integration des Exoskeletts als haptische Schnittstelle, einschließlich der Erstellung eines PONG-ähnlichen Videospiels, das mit dem Exoskelett gespielt werden kann.

Kapitel 3

Anatomie und Mechanik

Grundlagen der funktionellen Anatomie und Mechanik, Integration des menschlichen Körpers mit mechanischen Systemen. Erste Montage und Nutzung des EduExo Pro.

Kapitel 6

Software

Grundlagen der Mikrocontroller-Programmierung, Entwicklung verschiedener Programme zum Auslesen von Sensoren und zur Steuerung des Exoskelett-Motors.

Kapitel 10

Wissenschaftliche Experimente

Experimente zur Untersuchung der Wirkung des Exoskeletts auf den menschlichen Körper und statistische Analyse der Ergebnisse

EduExo Pro
Handbuch Leseprobe

Um Ihnen bei der Beurteilung des EduExo Pro für Ihren Unterricht oder Ihre Forschung zu helfen, haben wir eine Leseprobe des Handbuchs veröffentlicht, welche das Vorwort, die Einleitung, das Inhaltsverzeichnis, das erste Kapitel und Auszüge aus anderen Kapiteln enthält (in englischer Sprache).

> Download (PDF 21.6 MB)

Design

Zugang zu moderner
Exoskelett-Technologie

Die Hardware

Das EduExo Pro ist als vielseitige Exoskelett-Plattform konzipiert, die den Zeit- und Ressourcenaufwand für die Vorbereitung praxisnaher, projektbasierter Lernerfahrungen minimiert.

Die Hardware des EduExo Pro wurde auf die Anforderungen von Hochschulen und Forschungseinrichtungen optimiert. Sie ist einfach zusammenzubauen, zu bedienen und zu warten und verfügt über viele Merkmale professioneller, moderner Exoskelette, die es dem Benutzer ermöglichen, relevante Fähigkeiten zu trainieren und auf modernste Technologie zuzugreifen.

Die Box enthält alle Teile, die für den Bau eines vollständigen Arm-Exoskeletts mit einem Schultergelenk mit 2 Freiheitsgraden und einem Ellbogengelenk mit 1 Freiheitsgrad erforderlich sind. Eine mechanische Feder in der Schulter kann den Arm des Nutzers gegen die Schwerkraft unterstützen, und ein Motor im Ellbogengelenk ermöglicht eine aktive, programmierbare Armunterstützung. Verschiedene Sensoren helfen bei der Messung von Bewegungen, Kräften und sogar menschlichen Biosignalen, die dann zur Programmierung und zum Testen verschiedener Regelungssysteme verwendet werden.

Übersicht der Hardware-Komponenten und Funktionen:

Schultergelenk mit 2 Freiheitsgraden, wobei das Anheben der Schulter gegen die Schwerkraft durch eine mechanische Feder mit einfach einstellbarer Vorspannung unterstützt wird, so dass die Benutzer verschiedene Stufen der Unterstützung erleben können.
1 DoF-angetriebenes Ellbogengelenk. Der Motor liefert ein Drehmoment von etwa 5 Nm.
Kraftsensor in der Unterarmmanschette zur Messung der Interaktionskräfte zwischen Mensch und Skelett.
Winkelsensor im Ellbogengelenk.
Mit einem Arduino Nano 33 IoT können Sie das Steuersystem des Exoskeletts programmieren, Sensoren auslesen und den Motor steuern.
Der IMU-Sensor (auf dem Arduino-Board) im Oberarm ermöglicht die Bewegungserkennung und die Schätzung der statischen Position.
Elektromyographie-Sensor zur Messung der Muskelaktivität und deren Nutzung für fortschrittliche Regelungskonzepte. Der Sensor wird mit 50 Elektroden geliefert, so dass ausgiebig experimentiert werden kann, bevor Nachschub benötigt wird.
Einfach zu montieren: Mit etwas Erfahrung in der Montage und im Löten dauert der Bau des ersten EduExo Pro etwa 3-4 Stunden. Wenn mehrere Exemplare zusammengebaut werden, können die nachfolgenden Einheiten in etwa 1-2 Stunden montiert werden.
Robustes und zuverlässiges Design, optimiert für den Einsatz im Unterricht: Dank einer eigens entwickelten Leiterplatte ist die Gefahr von Kabelsalat und Montagefehlern gering, was die allgemeine Robustheit erhöht.
Einfacher Zugang zur Batterie: Der Akku lässt sich schnell und einfach austauschen, was eine unterbrechungsfreie Nutzung ermöglicht.
Optionale externe Stromversorgung: Ermöglicht eine einfachere Programmierung, Vorbereitung, Fehlersuche und Prüfung.
Drucktasten können mit verschiedenen Funktionen vorprogrammiert werden, was eine schnelle und einfache Demonstration oder Prüfung verschiedener Programme ermöglicht.
Vielseitige Montageoptionen: Der Bausatz kann entweder als links- oder rechtsarmiges Exoskelett zusammengebaut werden. Wenn Sie zwei Bausätze haben, können Sie sie leicht kombinieren, um ein komplettes Oberkörperexoskelett zu bauen.

Design

Eine vielseitige Bildungs- und Forschungsplattform

Das EduExo Pro

Die EduExo Pro-Hardware wurde so konzipiert, dass sie modifizierbar und erweiterbar ist, so dass die Benutzer viele Möglichkeiten haben, sie bei Bedarf für ihre Kurse und
Projekte anzupassen.

Mehrere offene Schnittstellen ermöglichen es, zusätzliche Komponenten, wie z.B. Sensoren, an den Mikrocontroller anzuschliessen. Die Manschetten und Abdeckungen sind alle 3D-gedruckt und können mit eigenen Designs ausgetauscht werden, um sie individuell zu gestalten.

Neue Spiele können entwickelt werden, um einzigartige, immersive Erfahrungen zu schaffen, die das Arm-Exoskelett als Controller und haptisches Feedbackgerät nutzen. Auf der Grundlage bekannter Software-Frameworks wie dem Arduino-Mikrocontroller oder der Unity 3D-Spiele-Engine finden die Nutzer eine Fülle von Ressourcen, die es ihnen ermöglichen, diese Technologien weiter zu erforschen und den EduExo Pro nach ihren Wünschen anzupassen.

So können Sie EduExo Pro Ihren Bedürfnissen entsprechend anpassen oder einfach kreativ werden und neue Ideen ausprobieren, die über den Inhalt des Handbuchs hinausgehen.

Wir verwenden den EduExo Pro im Praktikum „Haptische Steuerung eines Arm-Exoskeletts“ für Maschinenbaustudenten. Dieses Praktikum findet jede Woche während des Semesters für mehrere Gruppen von Studenten statt, die jeweils mit ihrem eigenen EduExo Pro arbeiten. Das EduExo Pro bietet eine grossartige Lehrplattform und ermöglicht es uns, theoretisches Wissen mit praktischer Erfahrung zu verbinden. Die Studenten lieben es!

Prof. Dr. Robert Riener

Head of the Sensory-Motor Systems Lab ETH Zurich, Professor an der ETH Zürich und der Universitätsklinik Balgrist, Initiator des Cybathlon

Ich bin Doktorand im zweiten Jahr und arbeite an der Entwicklung und Steuerung von Exoskeletten für die oberen Gliedmassen zur Unterstützung von Patienten mit Duchenne-Muskeldystrophie. Das EduExo Pro von Auxivo war eine unkomplizierte und leicht einzurichtende Plattform, mit der ich meine ersten Ideen schnell testen konnte. Der Rahmen des Geräts ist mit hoher Präzision und Qualität gefertigt und bietet eine robuste Struktur für die Tests.