Fallstudie:
Maple verbessert Lebensqualität von Menschen mit eingeschränkter Beweglichkeit des Oberkörpers

Herausforderung
Kinova Robotics musste weiterentwickelte Algorithmen ableiten und verwalten, um ihr Spitzenprodukt, den Roboterarm JACO, sicher zu steuern. Sie suchten dazu nach einem Berechnungswerkzeug mit hoher Leistung, das für diese Aufgabe robust genug ist.
Lösung
Mit Maple konnte Kinova große Gleichungen und Matrixberechnungen handhaben und symbolische Lösungen schneller und genauer berechnen als mit jedem anderen Softwarewerkzeug.
Ergebnis
Maple war genauer, schneller und intuitiver als jedes andere Produkt, wodurch die Entwicklungszeit erheblich verkürzt werden konnte. Die so entstandene Konstruktion kann die Position der Hand schneller bestimmen und ermöglicht Anwendern mit eingeschränkter Mobilität des Oberkörpers ein angenehmeres Arbeiten.
Kinova Robotics entwickelt und produziert innovative Robotik-Produkte für die persönliche Assistenz und Unterstützungsfunktionen. Ihr Spitzenprodukt, der Roboterarm JACO, der unterdessen in der zweiten Generation vorliegt, bereichert das Leben von Menschen mit eingeschränkter Beweglichkeit des Oberkörpers, indem er es ihnen ermöglicht, tägliche Routineaufgaben unabhängig und sicher auszuführen. Die Ingenieure bei Kinova haben Maple™ – das Spitzenprodukt von Maplesoft für die technische Berechnung und Dokumentation – dazu eingesetzt, die komplizierten Matrizengleichungen, die den komplexen Algorithmen zur Steuerung des Roboterarms JACO zugrundeliegen, abzuleiten und zu bearbeiten, um die Funktion des Arms zu verbessern.
JACO verfügt über sechs miteinander verbundener Segmente, wobei das letzte eine Hand mit drei Fingern ist, und arbeitet mit sechs Freiheitsgraden. Mit seinem Aktionsradius von 90 cm kann JACO an einem motorisierten Rollstuhl oder auf einem festen Sockel montiert werden. Der Anwender kann die Roboterhand mit einem Joystick im dreidimensionalen Raum bewegen, um Gegenstände zu greifen und zu bewegen und so Routineaufgaben auszuführen.
Das Kinova-Team für Roboteralgorithmen und -steuerung stand bei der Entwicklung der Steuerung für den Arm vor einer großen Herausforderung. Um den Roboterarm sicher zu bedienen, mussten komplexe Algorithmen mit großen Matrizengleichungen entwickelt werden, um die Kinematik und die vom Arm ausgeübten Kräfte zu berechnen.
DiEine weitere Schwierigkeit dabei ist, dass diese Berechnungen auf einem Mikrocontroller in sehr kurzen Zeitabständen fortlaufend wiederholt werden müssen. Daher müssen die Algorithmen ständig und mit einer schnellen Rate aktualisiert werden, was zu einer sehr großen Matrix gleichzeitig zu berechnender trigonometrischer Gleichungen führt.
Picking up a bottle with brain powerCaltec implant allows paralyzed man to move a robotic arm using his imagination. Paralyzed from the neck down after suffering a gunshot wound, Erik Sorto is the first person in the world to have a neural prosthetic device implanted in a region of the brain where initial intentions to make a movement are formed.Hear more on Science in Action from the BBC http://bbc.in/1FAQScD
Posted by BBC Science News on Thursday, May 21, 2015
Kontaktieren Sie Maplesoft, um zu erfahren, wie Maple bei Ihren Projekten angewandt werden kann.