Parker Hannifin用数字化制造将机器人外骨骼带入生活2022世界杯附加赛决赛

七年前，帕克汉尼汾首席执行官唐•沃什科维茨向他的团队提出了一个问题:“我们公司的未来是什么?”

这引发了一系列活动，以规划新的领域和机会，确保公司未来的增长。这一举措最终促使该公司开始研究如何利用其在运动和控制技术方面的核心竞争力，开发假肢和矫形领域的可穿戴机器人设备。

在进一步探索这一机遇的同时，Parker Hannifin与范德比尔特大学(Vanderbilt University)的研究人员建立了联系，利用机器人技术帮助下肢瘫痪患者提高活动能力，重新获得行走能力。这导致了一种可穿戴外骨骼的发展，它包括在臀部和腿部佩戴的支架，由电机、电池和其他电子设备供电。

2012年，帕克·汉尼汾和范德比尔特达成了一项技术授权协议，不久之后，该公司开始致力于将名为Indego的机器人外骨骼商业化。Ryan Farris博士是该技术开发的共同发明人，这是他在范德比尔特大学博士工作的一部分，帕克·汉尼芬聘请他担任业务部门的技术主管，负责将Indego推向市场。

寻找灵活的材料和制造解决方案

在项目早期，法里斯和他在帕克汉尼汾的团队很快发现，通过公司传统制造供应商等待生产报价和最终零件的时间太长，无法满足他们积极的开发期限。

法里斯知道，在竞争激烈的市场中，每一天的产品开发都可能成就或破坏成功，时间是宝贵的。这种追求——缩短设计周期和更快地制造部件——使他进入Protolabs进行原型设计和最终使用部件。

“我们主要使用Protolabs来测试新想法，”法里斯解释说。“例如，当我们考虑一个潜在的设计改进时，我们希望能够尽快创建部件并查看它们的性能。”

Indego是一种外骨骼机器人，旨在帮助下肢瘫痪的患者重新行走。在开发过程中，Parker Hannifin使用Protolabs快速测试设计改进。

一个需要快速旋转部件的特殊设计挑战与作为设备光管的组件有关。这部分从嵌入式电路板上的一个小LED传输光线到外部，这样用户就可以看到设备的当前状态。

法里斯说:“这个小指示器特别重要，因为这是用户——截瘫患者、中风患者或任何使用系统的人——如何知道他们处于什么状态、什么模式，以及设备将会发生什么。”

最初的光管设计是用模制的透明热塑性塑料制造的。经过几次测试循环后，很明显，这种材料太脆了，无法承受日常使用的严格要求，因为该系统被设计成随着用户的运动而弯曲。法里斯还解释说，光管是一个更大的组件的一部分，组件的相对运动与刚性塑料类组件不太配合。

快速硅橡胶模具弥合生产差距

法里斯和他的团队重新评估了用于光管组件的材料，并决定用液态硅橡胶(LSR)。模制的LSR部件将能够随着用户的运动自然弯曲，并具有无限的耐久性。但挑战不仅仅是找到合适的材料。由于设计尚未最终确定，他们还需要一个成本效益高的成型方案，以优化产品开发的这一阶段。

机器人外骨骼仍处于原型设计阶段，FDA的批准仍在等待中，因此对传统工具的昂贵投资并不理想。法里斯转向Protolabs的LSR成型工艺，快速制造出几个轻质管道组件，这样他就可以测试新设计，并在必要时灵活迭代。

他指出，加速成型过程的关键是Protolabs的自动化，交互式报价系统．他和他的团队经常会在几个小时内上传零件报价，然后经过几次迭代，直到达到目标成本。这使得高度迭代的设计过程成为可能，同时降低了开发成本，因为这一切都可以通过软件数字化实现，并且不需要制造最终部件。