Split-Ring-Drehmomentsensor: NASAs optische Drehmomentmess-Innovation

Innovatoren am NASA Johnson Space Center, in Zusammenarbeit mit Oceaneering und dem Florida Institute for Human and Machine Cognition, haben den Split-Ring Torque Sensor (SRTS) entwickelt, ein Gerät, das optische Sensoren verwendet, um Position, Geschwindigkeit und Drehmoment eines rotierenden Systems zu messen.

Der SRTS wurde für den Einsatz in NASAs X1-Roboter-Exoskelett erstellt, einer im Weltraum tragbaren Trainingsmaschine, die Widerstand gegen Beinbewegungen für NASA-Astronauten in zukünftigen Missionen liefern soll. Das X1-Exoskelett implementiert den SRTS in seinem Riemenantrieb-Serien-Elastik-Aktor (SEA) und bietet ein niedrigeres Profil und leichteres System als konkurrierende Designs.

Der SRTS ermöglicht die Messung von Position, Geschwindigkeit und Drehmoment eines rotierenden Systems (z. B. Aktor, Motor, Kurbelwelle, Rotor etc.) mithilfe von zwei optischen Sensoren und einem einzelnen, maßgeschneiderten Split-Ring anstelle der standardmäßigen Dual-Ring-Systeme, die üblicherweise für ähnliche Anwendungen verwendet werden. Der Split-Ring besteht aus zwei strukturellen Bögen, die in einer konzentrischen, koplanaren Beziehung positioniert sind, wobei jeder Bogen an ein rotationsfähiges Bauteil angebracht ist (z. B. Unterschenkel und Oberschenkel, wo der SRTS als Knie fungiert). Die beiden Bögen enthalten Markierungen oder Codes auf ihren Außenflächen, die von den optischen Sensoren gelesen werden, um die relative Durchbiegung der strukturellen Bögen bei deren Rotation zu bestimmen.

Die oben diskutierte SRTS-Konfiguration ist auf 180-Grad-Anwendungen beschränkt. Die Hinzufügung eines dritten strukturellen Bogens und eines dritten optischen Lesers würde jedoch 360-Grad-Funktionalität ermöglichen. Tests haben gezeigt, dass der SRTS eine hohe Toleranz gegenüber Temperaturunterschieden aufweist und höherauflösende Messungen liefert als konkurrierende Technologien.

Der SRTS bietet größere Flexibilität bei der Anpassung an spezifische Anwendungen und Anforderungen. Neben seinen Anwendungen in der Robotik hat der SRTS potenzielle Einsatzbereiche in medizinischen Bereichen einschließlich Prothetik, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Automobilanwendungen, Test und Messung sowie Industriemärkten.

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