| 作者 |
 標題  |
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
 Posted - 04/04/2012 : 10:16:09
|
還有個動力的解決之道就是微型燃氣渦輪發電機，這跟燃料電池類似。
只是燃料來源多樣性而已，例如汽油、天然氣、丙烷、柴油、煤油，也可以利用可再生燃料，例如E85酒精汽油、生物柴油及生物氣體。還有氫能。
所以可以跟太陽能風能電解水產生氫之類的結合。
MIT有這類的研究計劃，MIT的公釐尺寸燃渦機已經可以達成500-700 Wh/kg能量，也有極大希望在不久的將來達成1200-1500 Wh/kg。這遠比目前商用可充電鋰離子電池只約有120-150 Wh/kg能量相比來的大多了。
漢翔的衍生事業部門也有引進已成熟的商用系統，只是不曉得可使用多種燃料的30KW微型發電機組多重而已。因為看到的施工案例都是更大的65KW-1000KW微型發電機組，這個就不小了，跟同等級的柴油發電機差不多大。
http://cogen.aidc.com.tw/mturbine/mtdefault.asp
翻了一下MicroTurbine原廠的型錄，C30HP 30KW的其實體積也不小，目前的長寬高(米)0.76 x 1.5 x 1.8。
不過這是可以嘗試的方向。
更小的KW數的發電量然後在較高轉速的高效區，穩定轉動發電來持續對電池或電容充電。 |
 |
|
|
Peter Chen
路人甲乙丙
688 Posts |
Posted - 04/04/2012 : 11:18:09
|
quote:
Originally posted by verify9k
請問站上諸位大大,為何世界上的外骨格設計
沒有純機械型,
用有電池設計若沒電了豈不是很嗨.
當然有純機械靠人力驅動的的啊！
詳請請參考中古世紀的盔甲演進史。 |
|
|
|
rockitten
我是老鳥
Australia
8191 Posts |
Posted - 04/04/2012 : 22:23:18
|
quote:
Originally posted by dasha
quote:
Originally posted by verify9k
請問站上諸位大大,為何世界上的外骨格設計
沒有純機械型,
用有電池設計若沒電了豈不是很嗨.
美國有過那種用燃油引擎的,但是整個就高達2.5m,然後還裝毫米波雷達讓拳頭可以自動瞄準打下飛過來的棒球(手榴彈),太大太貴......接電線的話,EVA......
能量不滅,你要搬動重得多的東西,要不是蓄力走10步路讓機器才舉腿走一步,不然就是要外來能源,而現在電池是體積最小的能源.接下來要看的是你的設計重點,日本的醫學用義肢電池只能撐1~2小時,但是農業用的增力器電池就能撐12小時,因為搬米袋稻草不須要蹲馬桶這等級的精密的動作操控,很多驅動器與動作協調可以省略,所以更省電,可是殘障人士沒辦法用.
There is already prototype in Australia and US for "solar cell paint", which is a plus for going electrical: it can be recharge by just sitting under the sun......
小貓不會作模型，小貓只愛玩模型；看似小貓玩模型，其實模型玩小貓：
A B 補土白膠條，樹脂改套蝕刻片；凹線凸線凹凸線，乾磨水磨銼刀磨；
水性油性消光漆，乾掃手掃噴槍掃；模型一盒三百幾，零件一堆三千幾；
多買多作進步多，買了不作口水多；花錢耗時傷精神，小貓是隻敗家喵。 |
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/04/2012 : 23:18:06
|
用呎/磅/秒的能量單位去計算了話，一個總重300kg且1秒步行移動2英呎的狀況下。
用這種很粗略很粗略的換算一下大概要1.789682KW，加上能量耗損之類的，大概推估一個含人類與負重與本身體重在300kg的外骨骼系統可能得要有2-3kw的發電量才夠用於像步行這種簡單的事上。 |
|
|
|
Peter Chen
路人甲乙丙
688 Posts |
Posted - 04/04/2012 : 23:58:30
|
2KW發電機不大啊！把它整合在POWERED SUIT裡給電池充電，
好像比純電池容易發展多了，也可以解決電池重量大，蓄電量有限的問題。
只要不太挑燃料的話，可以相當程度獨立行動而非得待在基地附近。
|
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 00:17:46
|
是不大啊，不過還是重。
這種民用小CC數的活塞引擎的做功效能都不好，頂多30%就超迷人了。
還有活塞引擎本身的震動問題跟噪音問題。
而震動會導至於骨架要更強，重量也變大，那出力又要更大。
重點關節伺服馬達可能得改成油壓才夠，然後就沒完沒了了。
這種複雜系統麻煩的地方是在於平衡性，就跟做飛機一樣。
不是解決動力部就可以解決一切的問題的。
微形渦輪發電機的發電轉換效能高過傳統活塞引擎發電機，然後也比較沒有振動跟聲音。
否則就發熱而言，這種東西可是大熱源的。 |
|
|
|
冗丙
版主
Taiwan
16098 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 10:35:58
|
這....拿玩具模擬槍愛用的7075鋁合金滑套的材料改造彼得貼的路邊攤販發電機即可省下一半的重量~~
可是價格貴三倍~~
至於振動其實還好~因為便宜的發動機很少搞同軸的設計~~
既然都花了錢搞7075的材質生產~那請北科大的學生設計同軸式柴油發電機也不是難事~~花5萬就可以解決~~
(三重五股模具界眾老板的口吻.......)
忠義衛飯筒~剽悍吃燒肉~~ |
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 13:48:39
|
我倒覺得震動是個大問題。
就算用7075鋁合金去做夠強度但更輕的骨架，但是外骨骼系統的大小橫寬還是跟個人差不多。
所以就算是這種活塞引擎小發電機，那發動機震動沒辦法對消或降低的話，那就跟一個人在腰背上裝個五磅十磅的電動水鬼搖擺鈴一樣(那個最近大半年來在購物台廣告打很大的，活像打手槍訓練器的那種搖擺式啞鈴)。
那種程度的振動應該會人穿了外骨骼後走路顛來晃去的。
如果是更大尺寸點像是兩米半高的機械甲殼外骨骼，那可能狀況就不太明顯，這個最少步足部份接地面積大多了。 |
|
|
|
閒遊之人
我是老鳥
6811 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 14:56:14
|
反過來
發動機不是功電
乾脆直接供應壓如何........ |
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 14:59:51
|
quote:
Originally posted by SleeplessPrometheus
用呎/磅/秒的能量單位去計算了話，一個總重300kg且1秒步行移動2英呎的狀況下。
用這種很粗略很粗略的換算一下大概要1.789682KW，加上能量耗損之類的，大概推估一個含人類與負重與本身體重在300kg的外骨骼系統可能得要有2-3kw的發電量才夠用於像步行這種簡單的事上。
個人覺得總重300kg....還得增加5-10倍發電量.
因為目前最新的小棉羊型電動機車的電機就要3-5KW,
而那種機車含單人體重只有百公斤重而已.
3-5KW還只是機車電機的消耗,不是發電....
機車充飽只需要跑1-2小時,但是外骨骼不太可能只靠電池,那使用時間太短.
所以必須類似油電車,邊發電充電邊使用,以增加續航力.
"發電機-電池-機械",還有額外轉換損耗的問題.
所以考慮300KG重量是機車好幾倍,以及轉換損耗,
外骨骼至少要15~30KW發電能力比較有可能.
300KG的外骨骼重量與尺寸會相當於兩台機車和一台發電機穿在身上.
還能持續使用幾小時,半待機半運動一整天.
|
Edited by - kumachan on 04/05/2012 15:07:16 |
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 15:13:24
|
假設50kg用水+燃料(不防彈油箱),100KG人體(含個人裝備),
150kg的無裝甲機械與電池(相當於兩台小綿羊),
50KG的武裝+彈藥....
這樣似乎就350KG了.....所以要輕裝甲防護應該會更重??
人體表面積約1.5平方米,外骨骼裝甲不可能完全緊貼.
所以用2.0平方米來算,
---------------------------------------
鋁皮10mm厚之單位面積重量為30kg/平方公尺.2.0平方米=60kg
鋼皮5mm厚之單位面積重量為40kg/平方公尺.2.0平方米=80kg
5.56mm步槍彈可打穿3-5mm鋼版.
AK47步槍彈可打穿5-6mm鋼版.
---------------------------------------
所以裝甲重量的底限大概是裝80KG以上,才算數.
或許重點軀體部份再加點陶瓷片到100KG的程度,以免近距擋不住步槍....
低於這重量乾脆不要裝.
要求全覆裝甲的話,合理估計,動力裝甲服步兵戰鬥重量很有可能接近半噸重.
大概是一般步兵的4-5倍重.
|
Edited by - kumachan on 04/05/2012 15:33:39 |
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 15:33:18
|
>>個人覺得總重300kg....還得增加5-10倍發電量.
因為目前最新的小棉羊型電動機車的電機就要3-5KW,
這個的問題在於速度，每秒2英呎(0.6米)，換算成時速才2.16km/h，
老人助步車或電動輪椅都能飆的比這快了。
但以人類步行約是3.5-4.5km/h來看，這速度還可以接受。
而我在估算這耗功的時後是設定是完全無裝甲的外骨骼系統。
人體重量約80kg，那其它的就是負重含外骨骼系統在內的本體機械與燃料重量在內，所以說是總重300kg。
這與其說是考慮到軍事用，倒不如說是頂多到農用搬貨用的程度而已。
所以不能與軍用戰鬥用的同語。
軍用戰鬥用的還得有裝甲、有防彈襯墊、對動力部要保護、要有偵搜器材，
要有火器所以骨架還要考慮承受火器的後座力、要背負燃料彈藥，燃料彈藥也要有保護甚至於滅火阻燃的設計。
這都會增加系統複雜度、強度與重量，變數太多了。
所以不是這種類型的東西。
而且就市場來說，殘障或老人外骨骼助步器、土木或農用或工廠用搬貨起重用外骨骼的市場比軍用大太多了，所以優先考慮這種需求量大又較簡單的市場。
不過就你上文開出的條件，那當成是含人體在內總重500kg，時速3.6km/h的移動速度。
應該是1800000 kg-m/h(公斤-米/小時)，那步行大概是得耗功4.9032kw，加上能量耗損之類的大概估算要個7-8kw應該差不多。。
不過換算成kw時因為換算程式沒有標明是kw/h還是kw/m還是kw/s就是了。 |
Edited by - SleeplessPrometheus on 04/05/2012 15:46:29 |
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 15:39:23
|
原來如此,
不過不投入戰鬥的話,似乎沒有急迫必要做外骨骼,
要移動或搬運用輕貨卡顯然比較便宜省事.
因為反正沒有敵軍威脅,多帶幾個搬運兵,或弄個小吊車,
運輸效率大概遠高於緩慢2km/hr的外骨葛搬運器.
就算力舉百斤,時速才2.16km/h,萬一路面有上坡不就只剩1km/hr@_@
而且農用或工業用,還得考慮舉重以後的速度.
如果極速2km/hr,扛了百斤會變更慢.....
(類似50cc三貼+載台電視,速度只剩一半不到)
運輸用或農用恐怕會賣不出去.
要能實用還是得反應速度更快一點.
2.16km/h那大概只能投入醫療市場,和電動輪椅競爭....
這種除了使用者本身的重量外,不必負其他重.
只讓老人可以緩慢移動.....
不過目前電動代步車的最高時速：8~10km
醫療用外骨骼只有2km/hr恐怕很不容易獲得市場...
除非只打算在家門口走走,不打算串門子出外逛逛.
>>含人體在內總重500kg，時速3.6km/h的移動速度。
我上文開出的作戰版規格的極速不只3.6km/h這樣,
大概最少5-10km/hr才勉強堪用(類似人類快走/慢跑的速度)
當然不是說必須以這速度移動作戰,而是瞬間功率能衝到這等級以上.
遇到斜坡或起伏,速度才不會太糟糕,畢竟不能假設都是公路上移動....
所以可能要15-30KW才夠. |
Edited by - kumachan on 04/05/2012 16:03:30 |
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 16:01:38
|
不不~這應用部份你就錯了。
就老人層面來說，很多人是膝關節退化或老了肌無力所以無法負擔體重，然後運動量不足所以體重又更重，只能坐輪椅的結果是惡性循環下身體健康就急速變差了。
我那92歲的老外婆最念茲在茲的也是不能好好走路，這如果能讓老人挺立步行於大地，那不管是心理效果倍增且照護成本降低不少。
然後農用或工場這類的負重用的並不是要它扛著東西走很遠，也不是爬坡。
通常用途就是在類似上下貨這種短距且狹窄的地方舉重而已。
我這樣說吧，收割稻米。
溼稻穀一袋可以重達60-70kg，那收割機收割兼打穀粒下來，裝滿一袋就拉上拉鍊然後丟在田中。
然後好一點是五噸十噸卡車開過去一袋一袋的收，但是這還是得人力舉升丟包上車。當然你也可以用卡車上的吊車搬，但是速度慢。
田土軟一點的話就必需用人力扛到卡車停車的地方(通常在田的入口處)然後人力舉升丟包上車。
那收菜的菜籠也是這樣的。
這我扛過所以我知道，很累的，不夠年輕或不小心點那閃到腰是很正常的。
還有之前有在FB上看過台中某小鑄件場老闆說它一個月八萬十萬找不到人來幫它扛鑄料的。
這就算它使用輸送帶去解決短程直線的運送，但是從上輸送帶與下輸送帶，這些平均百公斤重的鑄件原料還是得用人力搬。這當然也是可以用吊臂取代，但是還是看狀況與看場所，只要外骨骼反應速度相當於人，那基本上用人的方式搬還是最快最省時的方式。
那這類的動力外骨骼是用在這種地方上的。
價格可以負擔下其實市場不會小的。 |
Edited by - SleeplessPrometheus on 04/05/2012 16:04:23 |
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 16:15:30
|
如果只是定點使用並且上下貨舉重,那不需要全身外骨骼阿.
用類似外骨骼的技術做個搖控手臂,放在農用ATV車上.
到定點,就可以用人在旁邊用手去操作.
稻穀也是,卡車開過去一袋一袋的收,用搖控手臂或吊車來扛就好.
土軟一點的話,外骨骼應該也到不了,因為兩臺機車的重量,卻只有兩個腳掌接地.....
那比農用ATV還難適應地形.
膝關節退化或老了肌無力這部份我是完全同意,那是代步車無法取代的功能.
醫療用途應該是最有可能的市場.
|
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/05/2012 : 16:47:20
|
>>土軟一點的話,外骨骼應該也到不了,因為兩臺機車的重量,卻只有兩個腳掌接地.....
這點倒是還好，我看過最猛的，是一人赤腳扛兩袋濕穀，這如果人算80kg，那少說也有200-220kg的總重。
而赤腳的單掌面積才多大而已?
所以接地壓力的問題不大，頂多加大一點腳底盤而已。
溼土地卡車不好下田不是因為車輪接地壓太大所以沉下去，而是軟土太軟太濕滑所以會造成車輪空轉而無法動彈。
你要就得像ATV那樣寬胎多輪外加巧克力胎，可這種上公路就不方便了，而必竟卡車跑公路的距離遠多於跑田地。
否則換另外一種農用機械，耕耘機，這玩意兒重量不亞於一台卡車空重，但是放了水的稀泥田它還不是跑過來又跑過去?
農用外骨骼雖然功能只有短距扛舉負重，但是在農家有許多這類的勞動工作要做，所以用途雖單一但是汎用性很大。這不是卡車裝吊臂就能解決的。
工廠也是如此。
像我還有幾斤蠻力，年輕的時後可以單手抱起個50kg的人。
那當兵的時後修兩噸半換胎，那輪胎加框也有個七八十公斤重，那一般的換法就是兩人舉胎兩人調整位子去把它套到輪軸內。
但是這種做法默契不好時還挺費工的，因為舉胎的那兩個會或高或低。
我的做法是我舉得動、手也夠長所以我一人舉胎，剩下兩人或一人調位置跟推進去，這樣做就很快了。
這些都是舉例，農用或工業用這類輕負重舉升用途的外骨骼的用途就是在這種地方。
移動距離都很近所以步行速度不講求，負重也不太高，只是超過一般人的負重程度2-3倍的程度而已。
而動力外骨骼本身的可移動性與泛用性讓它即使作工是與弔臂一樣的單調，還是有其優試勢存在。
光能夠使用女性從業員來從事這種有負重舉重需求的工作就是種優勢。
其實老人安養的看護也是屬於這種有負重舉重需求又需要移動的工作。
最簡單的說法還是從一個"老弱殘兵"變成多一個"壯丁"，這對勞動活來說，意義可是非凡的。 |
Edited by - SleeplessPrometheus on 04/05/2012 17:26:17 |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 04/06/2012 : 09:47:25
|
quote:
Originally posted by kumachan
如果只是定點使用並且上下貨舉重,那不需要全身外骨骼阿.
用類似外骨骼的技術做個搖控手臂,放在農用ATV車上.
到定點,就可以用人在旁邊用手去操作.
稻穀也是,卡車開過去一袋一袋的收,用搖控手臂或吊車來扛就好.
土軟一點的話,外骨骼應該也到不了,因為兩臺機車的重量,卻只有兩個腳掌接地.....
那比農用ATV還難適應地形.
這個日本也有人在作,理論上該在哪個農業大學服役了吧,基本上是很輕巧的氣壓式,搬60kgw的米袋,當事人的肌肉輸出只相當於搬10kgw的東西,這時就會有人一次幾袋米直接甩上車,而不是一袋袋慢慢搬,效率上要比不會甩包的遙控手臂強太多了.
農場很多東西的習慣包裝法,都是身強體健的年輕人搬得動的等級,這個還不需要用到可以一搬幾百公斤的機械手臂之類. |
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 04/06/2012 : 12:52:46
|
quote:
Originally posted by dasha
這個日本也有人在作,理論上該在哪個農業大學服役了吧,基本上是很輕巧的氣壓式,搬60kgw的米袋,當事人的肌肉輸出只相當於搬10kgw的東西,這時就會有人一次幾袋米直接甩上車,而不是一袋袋慢慢搬,效率上要比不會甩包的遙控手臂強太多了.
農場很多東西的習慣包裝法,都是身強體健的年輕人搬得動的等級,這個還不需要用到可以一搬幾百公斤的機械手臂之類.
顯然成本是 人力< 小吊車 < 機械手臂 < 外骨骼.
以農業的獲利能力來說, 便宜簡單的東西比較實際.
美國大學研制的"廉價"外骨骼幫助癱瘓者重新行走.
那個只有腳,只能慢走,不能負重,就要幾十萬台幣.....
更完整功能的恐怕是天價.
我認為能農用的合理價格大概是10萬以內,這頂多弄到一隻民用簡單手臂.
(一台中耕機也才幾萬而已....)
雷神公司的XOS外骨骼造價是1000萬美元,降到10%也還是爆貴. |
Edited by - kumachan on 04/06/2012 16:33:15 |
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/07/2012 : 14:13:37
|
川島KAWASHIMA KT-400小型手提摺疊式耕耘機
排氣量:42.7㏄，油桶容量:0.95L
一台18000元，如需開溝器可另外加購，一組3500元。
這種是最小的耕耘機，半分地一分地的家庭菜圃用的。
會流行的原因是取代鋤頭，而且日本團塊世代的退休老人還蠻流行自己租小農地種菜，老了鋤頭拿不動就靠這個。
而小農地你請耕耘機來翻次土不划算，因為來一次就要八千一萬二了，半分地也是這個價，一甲地也是這個價。因為這是運輸費用，要跟卡車司機對拆的。
不過要是很偏僻的農路就可以商量，因為耕耘機會偷跑在農路上，反正沒有警察抓，距離短就不算這種運輸費了。
那種種中型的耕耘機
中耕機652
就不是小機車等級的幾萬塊可以解決的。
阿哪這種哦
1420 曳引機 (50 ps)
6620 曳引機 (125 hp)
這跟買台轎車沒啥兩樣了。
這還是只有車頭沒有犁具哦。
8420 曳引機 (235 hp)，這種就跟10噸卡差不多了，都是營業用的，沒人買來自用都是去幫人犁田賺工錢的。
插秧機一台也是二十幾萬，收割機那更貴了。
所以農機本身就不便宜。
而農用外骨骼基本上就跟最上頭的小鐵羊Plus差不多。
那就看你的最終生產後的定價。
但是你舉出的現貨的價格都是實驗室價格，或含研發費在內的造價，而不是大量生產的價格。
我小時後村子裡第一台中型的鐵牛耕耘機，那時買了七八萬台幣，那是197x年的事情了。
那時小學校長的月薪大概是八百元左右的時代。
那現在差不多大小10hp的中耕機還是差不多這個價錢，但是同樣是七八萬，那以前跟現在可是差很多的。
所以啦，重點是市場的需求量大量小，而不是現在實驗室搞出來的價格是多少。
這種應用用途的機械不像手機那樣年年都有頂級旗艦機推出，效能功能也不斷的強化。
這種農業工用的簡單功用機具只要成熟到一個程度就是到頂了，然後價格也不會再往上升了，反倒會因為技術普及或國民購買力增加而相對的降價下去。
所以10萬台幣以下的助步或農用外骨骼，我不敢說這幾年就買得到，但是我想在我老到走不動之前一定買得到，甚至於有可能還有機會買台給我家那個今年七十三歲的老爹用用。
至於老人看護、醫療用的那價格接受度會更高一級。
其實很多老人是行動不便而需要外傭，而不是老人失智或無法自行處理日常生活。
也有很多老人是因為這樣而被子女接走或送去安養院。
我最近聽過的最少就兩例是這樣。
一個是我老家街尾那個專救農藥中毒的老醫生。
這老醫生超強的，不曉得是養生有術還是積德深厚(他是全鄉第一個醫生)，我大概05還06年時還在街上有遇過他。
當時老先生用秒速兩步、一步約30cm(1英呎)的秒速2英呎速度前進，然後沒有用拐杖也沒有用助步器......
然後看到我跟他打招呼，還認得出我是誰的兒子、誰家的孫子，以前我外公怎樣怎樣的，神智非常清楚。
那年聽說他已經是97還98歲了..............=.=
後來送去安養院的原因是因為他兒子已經78歲了....沒辦法照顧了，孫子也沒辦法同時照顧一個98歲一個78歲還有一個不曉得幾歲的總數3人的老人，所以只好把最老的送去安養院。
另外是一個生意很好的麵店的阿婆，她也是八十幾歲了，那腰有點問題且手腳開始不便利了。
加上家裡做麵店生意的地上溼滑又忙，忙起來沒人可以照顧她做些生活鎖事。
她也很豪邁的就說，免你後生照顧，我來企住安養院。
這些都是老化、肌肉退化、關節退化造成無法處理日常生活鎖事，而兒女也無暇全天照顧所以得送安養院或是請外傭，而這些都是輕量級動力外骨骼可以解決的。
但是折算安養院或兩年期的外傭的費用，其實動力外骨骼的價格換算過來其實是可負擔的。
那當在老人照護市場量產後產生經濟市場規模之後，那接著就是農用跟工用的出力較大的動力外骨骼。
這與讓女性照護員在搬運老人病患時使用的動力外骨骼的出力頂多多一倍，耐久力多幾倍而已，技術跨距並沒有很大。
|
Edited by - SleeplessPrometheus on 04/07/2012 14:35:52 |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 04/08/2012 : 10:24:46
|
quote:
Originally posted by kumachan
quote:
Originally posted by dasha
這個日本也有人在作,理論上該在哪個農業大學服役了吧,基本上是很輕巧的氣壓式,搬60kgw的米袋,當事人的肌肉輸出只相當於搬10kgw的東西,這時就會有人一次幾袋米直接甩上車,而不是一袋袋慢慢搬,效率上要比不會甩包的遙控手臂強太多了.
農場很多東西的習慣包裝法,都是身強體健的年輕人搬得動的等級,這個還不需要用到可以一搬幾百公斤的機械手臂之類.
顯然成本是 人力< 小吊車 < 機械手臂 < 外骨骼.
以農業的獲利能力來說, 便宜簡單的東西比較實際.
美國大學研制的"廉價"外骨骼幫助癱瘓者重新行走.
那個只有腳,只能慢走,不能負重,就要幾十萬台幣.....
更完整功能的恐怕是天價.
我認為能農用的合理價格大概是10萬以內,這頂多弄到一隻民用簡單手臂.
(一台中耕機也才幾萬而已....)
雷神公司的XOS外骨骼造價是1000萬美元,降到10%也還是爆貴.
你舉出的東西是日本醫療照護等級的東西,而農大研究的那個是低性能減價版,會比醫療照護的晚出現,就是因為一開始設定太簡單,反而不好做,價格上與醫療的比,就是同樣數字的價格卻是美元與日元的差別......
當然把醫療照護用的與農業用的合而為一也可以,這會更貴,但在老人眾多的地方,這有另外的賣點,不是農用機具能比的. |
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 04/08/2012 : 13:23:32
|
成本問題,我想會類似百年前的交通工具.
光是系統成熟就幾十年,又花了幾十年更便宜更可靠.
外骨骼有沒有可能便宜到像機車?
我想是有,也許以後複合材質便宜到像塑膠一樣.
電池與引擎發電效率好到一具42cc小引擎就很夠.
整套輕便到50公斤和小綿羊機車一樣.
那也許就會像腳踏車被機車取代一樣.
雖然單車不到一萬,機車最少好幾萬.
但是大部分人不覺得幾萬付不出來.
但這顯然離目前時代還很遙遠.
|
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/08/2012 : 17:19:23
|
不是我要吐巢，不過這年頭真的複合材料跟塑膠差不多便宜。
玻纖的FRP材質算複合材料，不過你看玻纖浴缸應用的廣不廣汎?
即使是簡單的碳纖管材，像這種加了流行元素進去的、整的漂漂亮亮的，標榜單跟15kg的15mm炭纖管。
http://www.kphoto.com.tw/front/bin/ptdetail.phtml?Part=AAA4012
35cm長也不過43克，零售價1480台幣。
比我女友買的種島大軍PVC人偶還便宜.......
其實現在很多現代獵弓都是用碳纖板當提供彈力的來源，就那一塊五六mm厚的通常都可以有60磅以上的彈力。
我之前想過能不能用碳纖材料做傳統式的蒙古弓，有稍稍研究了一下。
我發現即始在露天拍賣那種少量零售市場上，標榜180磅拉張力的炭纖帶的價格也是一呎百來元而已。
而碳纖微管的強度取決於碳纖帶的纏繞方式、層數與其塗抹的方式。
而如果在加上形狀所產生的結構強度，其實是可以達到100-150kg以下的結構負重程度。
而關節處需補強處使用的7系列5系列的硬鋁合金雖貴但用量不多下其實就單位重量來說，材料本身並不貴。
貴的是需要做3D切削的CNC銑床與CAD設計成本，而這部份剛好就是大量生產最能打消攤平的部份。
而小管徑的氣油壓無縫綱管的承壓程度也超出想像，同樣的價格也很低。
小出力的步進馬達之類的驅動器也都不貴。
真的貴的是感受肢體控制壓力的壓力感測器以及撰寫整個系統控制協調的軟體開發費用。
所以我認為如果100是到達商業市場應用的程度，那現在最少也有80的成積，甚至於在之上。
1903年，萊特兄弟全手工打造的飛行者一號首飛。
1911年義大利就在與土耳其的戰爭中，在利比亞首次將飛機運用在偵察任務上。
一戰時飛機開始丟炸彈，1918年，英國建立了世界上第一支獨立的空軍。
1914年美國開始商業航空營運(空郵業務)。
1919年8月25日英國公司飛機運輸和旅行公司（Aircraft Transport and Travel）開始倫敦至巴黎之間的服務，這是世界上第一個國際性班機。
1921年道格拉斯飛行器公司成立，開始生產道格拉斯DT魚雷機，1924年首次環球飛行。
1925年福特汽車生產全金屬的福特三發動機飛機，這是美國第一家成功的航班飛機。它可以運載12名乘客，也開始了現代商業航空載客服務。
1942年梅塞施密特(Messerschmitt) Me 262使用噴射引擎首飛。
1947年查克•葉格駕駛X-1試驗機突破音速。
1947年某台F86軍刀機也在克里夫蘭突破了音速，從此進入音速的實用時代。
人類花了44年的時間從地表起飛到突破音速。
1801年法國化學家菲利埔·勒本（Philippe le Bon）發明了煤氣氫氣內燃機。
1862年法國工程師萊諾（Étienne Lenoir）發明以天然氣為原料的二衝程臥式內燃機。
1866年德國工程師尼古拉斯·奧托(Nikolaus August Otto）)發明活塞式四衝程內燃機。
1876年奧托取得專利權並成批投人生產。
1885年，德國工程師卡爾·賓士在曼海姆製造出汽油引擎裝置，架設在馬車上的三輪汽車，有0.85馬力汽油引擎。
1886年賓士取得專利摩托車，世界第一輛汽車(其實是三輪車)。
1888年，法國自行車商人埃米爾·羅傑斯（Emile Roger）獲得奔馳的許可，開始生產商用汽車。
如果以菲利埔·勒本為準，人類花了85年產生出第一台汽車，或者說花了87年產生出第一台商用汽車。
如果是以萊諾為準(它的設計才比較接近現代內燃機結構)人類花了22年的時間產生出第一台商用汽車。
1962年11月3日《紐約時報》在相關報導中首次使用「個人電腦」一詞。
1968年時惠普公司即把其產品Hewlett-Packard 9100A稱為「個人電腦。
1971年德州儀器推出代號為TMS1802NC的市場版本的4位元微處理器，用於生產單晶片計算器。同年Intel也發表4004 4位元微處理器。
1971年Kenbak Corporation推出的Kenbak-1是世界公認第一部個人電腦。
1971年Computer Terminal Corporation所推出的Datapoint 2200是第一部大量生產的個人電腦。
1972年Intel發布了世界上第一款8位元微處理器-8008微處理器。
1973年法國工程師François Gernelle和André Truong所發明的Micral個人電腦，則為首部使用Intel微處理器的商用個人電腦。
1974年Intel發布了8080微處理器，被公認是第一款真正可用的微處理器。
1974年Motorola發表6800 8位元微處理器。
1975年Intel發表第三款8位元微處理器-8085。
1975年MOS Technology 發表 6502 8位元微處理器。
1976年Zilog發表Z80 8位元微處理器。
1978年Motorola發表6809 8位元微處理器。
1978年年中Intel發表第一款16位微處理器-8086。
1979年Motorola推出了MC6800016/32位CISC微處理器。
1982年Intel推出80286微處理器。
1983年蘋果推出了全球首款將圖形用戶界面（GUI）和滑鼠結合起來的個人電腦-Apple Lisa。
1984年蘋果推出了Macintosh 128K、Macintosh 512K圖形用戶界面的個人電腦。
1985年Intel推出80386DX微處理器。
1987年蘋果推出了Macintosh II、Macintosh SE。
1988年Intel推出80386SX微處理器。
1989年Intel推出80387浮點運算器與486DX微處理器。
1990年MS推出了Windows 3.0
1990年12月25日，提姆·柏納-李成功地通過Internet實現了HTTP代理與伺服器的第一次通訊。
1993年Intel推出了Pentium處理器。
1993年MS推出了Windows 3.1
1994年10月W3C理事會在麻省理工學院（MIT）計算機科學實驗室成立
1995年MS推出了Windows 95作業系統。
如果到Macintosh II為人類使用個人電腦應用的基本雛型，那從1971年到1987年的16年間人類就實現了個人電腦的商業化實作。
如果到1993年的Pentium處理器+1995年的Windows 95為家用個人電腦與網路化普及到個人家庭為時間點，人類花了24年走到這一步。
1973年Motorola公司的 Dr Martin Cooper 發明了手機。
1979年日本NTT推出世界上第一個蜂巢式網絡的無線電話網。
1981年推出了1G無線網絡。
1983年Motorola公司推出第一款手機Motorola DynaTAC。
1991年推出2G無線網絡。
1992年IBM與西門子公司合作設計出世界第一款智慧型手機。
1992年在英國第一次由電腦發SMS簡訊給手機。
1993年在芬蘭第一次由手機發SMS簡訊給手機。
1996年Nokia推出第一款商用化智慧型手機-Nokia9000。
1997年Ericsson首次使用Smart形容手機，確定智慧型手機一詞，並將其套用在其產品GS88。
2000年出現第一個移動新聞的簡訊服務。
2000年Ericsson發表R380 Smartphone，這是第一款觸控式螢幕手機。
2000年Nokia發表9210，這是首款拍照手機和首款Wi -Fi電話與彩色螢幕電話。
2001年日本推出由NTT DoCoMo的WCDMA標準的3G網絡。
2005年google公司收購了Android科技公司。
2007年蘋果推出第一隻iPhone智慧型手機。
2007年在Google公司的領導下，開放手持設備聯盟建立，同日推出第1款Android操作系統的智慧型手機。
人類從內燃機到商用汽車，花了87年。
人類從第一架動力飛機首飛到商業航線出現，花了16年，如果到福特的12人座為起算點，也只花了22年。
人類從第一架活塞引擎動力飛機首飛到噴射引擎實用化出現，人類花了41年。
人類從第一架動力飛機首飛到突破音速，人類花了44年的時間。
從1971年世界公認第一部個人電腦出現到1987年的Macintosh II這種個人電腦的商業化實作。，人類花了16年的時間。
從1971年世界公認第一部個人電腦出現到1995年的Windows 95為家用個人電腦與網路化普及到個人家庭為時間點，人類花了24年的時間。
人類從第一台手機發明到進化到首款可連網的智慧型手機(手持式資訊裝置)只花了27年。
而從第一台手機發明到iPhone狂銷熱賣只花了34年。
而不管是網際網路的建設或是無線手機網路的建設都是人類史上屬一數二的全球性規模的工程，而這種程度的東西也只花了這些年的進化而已。
我剛好是1971年出生的，所以對這些時代的變動感同身受。
所以對於民用的動力外骨骼而言，我不認為會很遙遠，應該幾年內就會出現了。
因為連最麻煩的電池部份在這幾年間都有長足的發展與突破。
|
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 04/08/2012 : 23:27:19
|
我指的當然不是玻纖浴缸那種東西.
做為運輸用外骨骼的骨架,我們需要和鋼骨同級的強度,才能受的了舉重.
它的強度不會比鋼製小吊車低到哪,否則無法代替....
比如說這東西就蠻有希望.
CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic）碳纖維強化高分子複合材料
http://news.u-car.com.tw/13851.html
完全用CFRP製成的車體，重量幾乎是傳統碳纖維車架的五分之一重.
能不能夠便宜,我覺得只要看民用汽機車的材料就好了.
當賣一般人的房車,也都漸漸改用碳纖維強化複合材料,強度依然足夠.
那時就是外骨骼可以便宜量產的時候.
但這幾年應該汽車還是鋼板鋼條的結構.
因為就算只有全部車殼用碳纖維(不是在上面貼一層強化,而是完全碳纖)
價格是傳統鋼材的幾十倍
原本幾十萬的小車也會超過幾百萬成本.
你講的那種碳纖管材,離最低需求還很遠.
不如看看專業單車的碳纖車架,那才是需要受瞬間大量踩踏力道的東西.
選手級一腳施力就破百公斤吧......
碳纖管材也有很多種,便宜的通常是用碳纖"強化".
也就是在鋁或鋼管上包幾層碳纖.
這也有強化,但重量沒輕多少,也是號稱碳纖.
沒多久以前,我還在玩單車時,也想弄些碳纖配件.
但是碳纖強化品沒啥明顯差異,真正輕量化碳纖則非常貴.
受限於碳纖難度與價格.金屬本體配上碳纖維表層仍是主流.
甚至是塑膠底加上碳纖,做一些非受力部位.
目前碳纖和塑料離差不多便宜的程度還很遠.
否則馬路上的小綿羊,根本不必都是塑膠殼.....
大部分號稱碳纖殼.都是在塑膠底殼上貼碳纖@@
運輸舉重用的外骨骼恐怕不會低於中型的耕耘機的馬力,甚至超過.
小耕機我看過,那只能園藝使用,深一點硬一點的土就翻不動,因為馬力很低
因為我家有地,有考慮買小耕機.....
所以我一直認定能超越人力幾倍的外骨骼,大概最少兩台機車的馬力以上.
價格可能也是10幾萬,重量大概也不低.
而不會是小耕機或割草機等級的.
由於機械與金屬很重,想用小馬力,就必須靠材料減重.
我們看看汽車機車的材料演進速度,就大概可以看清楚其量產實現的時間點了.
目前高強度韌性的碳纖產品,還是在飛機與賽車上比較容易看到.
十年內能否普及到一般民車,很難講
.....技術不是問題,但是價格是大問題.
只給老人用的醫療照護用,不太需要超越拐杖的強度.
動力可以很弱,就比較容易實現. |
Edited by - kumachan on 04/09/2012 00:09:29 |
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/09/2012 : 00:39:24
|
我想你還是沒有理解到問題點。
我一開始就說了，就我的粗淺的研究，碳纖微管的強度取決於碳纖帶的纏繞方式、層數與其塗抹的方式。
而如果在加上形狀所產生的結構強度，其實是可以達到100-150kg以下的結構負重程度。
當然我少說了一點，就是塗抹的樹脂成份種類。
不管是玻纖或是碳纖甚至於是凱夫勒這類的高張力化纖，在複合材料的製造上都是織成布或帶。
帶就是直纖維為主的帶子，那布就是跟一般的布一樣有不同的織法，井字的平織、直經與斜緯的斜紋布，或是成米字形的交叉織法。
這些不同的織法會提供在成形後的複材鑄件高張力來維持拉張強度。
而在高張力纖維間的樹脂會提供複材鑄件硬度(剛性強度)。
而纖維布的織法與纏繞方式會影響到最終複材鑄件整體的強度與彈性特性的表現。
所以你舉的CFRP車體，其實只是將熱固性樹脂替換為熱塑性樹脂，這個重點是生產的工序速度的家快，而不是結構強度問題。
真正影響到結構強度的是它要求要跑60km/h的安全系數。
CFRP製成的車體，重量雖只有47公斤，但是車子不是只有車體而已。
馬達加電池算它100kg，車體加傳動、避震與輪胎也算它100kg。
兩個成人含坐椅各算150kg，所以是300kg，然後在加上貨艙空間算100kg載重。
那這樣是100+100+300+100=600kg。
600kg以時速60km/h一頭撞上去要不能崩毀散掉。
60km/h=16.667 m/s，以牛頓第二運動定率的F=ma去計算的話，慣性質量力等於10噸。
太是這樣太剛好了，所以工程界會在加一個安全系數上去。
假設這個車體真的最多就只能跑到60km/h，那考慮到其它加速度的變數下可能就會加乘個1.5-1.8的安全系數，讓它在即使在超越60km/h的速度下撞擊也不會崩毀。
安全系數x1.5就大概可以承受90km/h的撞擊，x1.8就大概可以承受108km/h的速度撞擊。
這是安全系數的觀念，一般的吊掛用的鋼索的安全系數大概都習慣取1.8。
所以你舉的這個例子是量級完全不一樣的東西。
若今天我設計一個動力外骨骼，我預計單腿安全舉升上限是150kg，那若將骨架強度設為300kg，事實上我已經將安全系數設定為2了，這已經是非常的高了。
若安全系數設為1.5，那就是225kg。
但是這樣的骨架大小級數仍遠不及動力車架的水準。
真要說安全系數設1.5承重極限225kg，那大概跟腳踏車車架差不多的水準，而且還是鋁合金的車架在側向施力的水準。
這應該日常都有過經驗，一人騎車再載一人，然後騎起來速度不夠時有點搖晃，那時你就可以感受到便宜的車架會有點鈕來紐去的感覺。
所以管材強度大概這等級就可以了。
級數不一樣，所以要求不同。
更何況每一種材料都會因為其外型大小不同而有所強度極限的問題。
比較有名的例子就是像U2那長長的機翼會因為加滿油而垂下來，但是同樣的蒙皮鋁板切45cm長讓你站在上面跳跳可能彎都不彎一下。
所以以現在的材料技術而言，不管是老人用的助步型外骨骼或是農用的舉重150kg以下等級的外骨骼其實在重量、材料強度與價格上都是沒問題的。
原型製作上貴的是需要做3D切削的CNC銑床與CAD設計成本，以及感受肢體控制的動作壓力的壓力感測器(或者是神經信號感知器)以及撰寫整個系統控制協調的軟體開發費用。
你可以參考一下以前任天堂開發過的動力手套，手是最多關節的地方，你可以看看它裝了多少壓力動作感知器?
而純助步包含腰背在內(不含上肢手部)的又要多少個點?
含上支手部但不含手指精細作業的又要多少個點?
人類外骨骼動力系統是彷生結構，我們每個人都有肉體，所以你可以動一動四肢走一走、爬一爬樓梯。
慢慢走，感受一下你到底會用到多少的肢體動作跟肌肉?
而這些力量的施力軸向是怎樣?
你就會瞭解最入門的助步型外骨骼其實在動作與結構強度上並不難設計，難的是怎樣控制施力。
骨架與骨架材料強度是最簡單解決的問題。
就像Peter Chen兄前幾篇講的那般，沒有外部動力的外骨骼就是全身金屬板甲啊，那個強度一定是能支撐起一個人的。
難的是怎樣整個系統控制協調與控制施力。
|
Edited by - SleeplessPrometheus on 04/09/2012 01:55:20 |
|
|
|
SleeplessPrometheus
路人甲乙丙
3126 Posts |
Posted - 04/09/2012 : 00:57:57
|
>>所以我一直認定能超越人力幾倍的外骨骼,大概最少兩台機車的馬力以上.
價格可能也是10幾萬,重量大概也不低.
而不會是小耕機或割草機等級的.
十幾萬差不多啊，基本上農用150kg舉重等級以下的，我覺得可以接受的範圍大概是15萬台幣或30萬日幣的程度。
說難聽點椎間盤碎裂或半月瓣換人工關節開次刀就差不多這個數了。
如果是不含手只有下身與腰的老人助步用外骨骼，就算充次電只能持續用4小時，價格在5-10萬台幣之下我也覺得合理，這能讓老人上下樓梯車子、走路、上廁所，這就省掉非常大的照護成本了。
以安養院來說，本來一個看護士可能一對三這種行動不便的老人就很累了，有這個可以一對五甚至於一對十，成本差距很大。
再更大出力的就沒必要了。
像那種養牛養馬牧場的在搬牛馬，上車不是趕上油壓托板就是用吊車+吊帶吊上去。
不能動躺著的就是用人力死拉上小山貓推土機，然後用推斗請起來推走。
牛馬大多都是400-800kg的程度，像這種的就沒必要用外骨骼了。
農用跟工用的重點都只是『壯丁』等級的而已，所以只要目標擺在兩手可以端的起150kg就已經很足夠了，額外背負負重也不會超過這個程度。
因為就一般的物品的質量而言，超過150kg的大小通常由單人背負扛舉都會有重心無法控制的危險性存在，所以這種設計沒有必要。
這不像軍用裝甲外骨骼一般，本身就因為裝甲、偵搜器材等內建的東西的重量而始得本身的質量就很高，所以可以承受這樣的較高負重的重心偏移。
這種重心過度偏移導致姿態無法控制的狀況，我在步校扛炮管攻山頭與日常生活上體驗很多次了。
P.S.說到『壯丁』等級的定義，當年我可以雙手揣起一個兩噸半車輪，可以雙手公主抱的方式抱一個90kg的癱瘓老人走五六十米後再抱到二樓去。這樣在鄉下就被認為是相當高等級的『壯丁』了。
所以就我的看法，農用或醫遼照護人員用的外骨骼的『壯丁』等級跟本不用超過我的表現太多。不用到達巨石強森那種等級的 |
Edited by - SleeplessPrometheus on 04/09/2012 01:16:23 |
|
|
|
標題 |
|
|
|
一時興起寫的人型 多足步行載具分析
