PORADENSTVÍ V OBLASTI VÝPOČTU KONSTRUKČNÍCH VARIANT EXOSKELETŮ POMOCÍ NUMERICKÉHO MODELOVÁNÍ A HPC INFRASTRUKTURY

PartneR: MEBSTER

Odvětví: ZDRAVOTNICTVÍ

MEBSTER je výzkumná a vývojová společnost, která využívá své dostupné technologie k tomu, aby pomohla poskytovatelům zdravotní péče zlepšit a zefektivnit jejich služby pro klienty s poruchami mobility. MEBSTER umožňuje jednotlivým klientům vytvářet zdravé návyky a motivuje je k aktivnímu zlepšování kvality života. Tvoří ji mezinárodní tým inženýrů, lékařů a fyzioterapeutů, který sídlí v České republice. Již více než šest let se intenzivně zabývají vývojem inovativních asistenčních technologií a zdravotnických prostředků pro rehabilitaci. Své přístroje navrhují v přímé spolupráci s uživateli a jejich výzkum je zaměřen výhradně na pacienty. Všechny své výrobky důsledně testují, aby byly co nejjednodušší a nejpohodlnější, a zároveň spolupracují s týmem světových odborníků, kteří udávají trendy ve svém oboru.

Předmětem konzultace společnosti MEBSTER s Národním kompetenčním centrem pro HPC byla numerická studie řešení několika možných variant konstrukce části inovativního exoskeletu UNILEXA. Exoskelet má propracovanou konstrukci, která podporuje chůzi osob s částečnou nebo úplnou ztrátou funkce dolních končetin. Podléhá přísným kritériím z hlediska bezpečnosti a bezproblémové funkčnosti i univerzálnosti použití. Exoskelet UNILEXA by měli být schopni používat i lidé s různou tělesnou konstitucí. Tato kritéria vyžadují nákladný a opakovaný cyklus výroby nových nebo upravených dílů a jejich testování.

Řešením je výpočetní model založený na metodě konečných prvků (MKP). Různé numerické modely sestávající z desítek jednotlivých dílů (šroubů, pružin, tyčí atd.) musely být simulovány odděleně za stejných okrajových podmínek, aby bylo možné posoudit, které jsou optimální z hlediska výroby a bezpečnosti. Počet jednotlivých dílů a jejich vzájemné uspořádání si obecně vyžádaly použití kontaktních metod pro úspěšné řešení problémů.

Exoskelet UNILEXA je zdravotnický prostředek, který podléhá přísným předpisům. Aby mohl být výrobek uveden na trh, musí projít řadou simulací a testů. Protože testování zdravotnických prostředků je velmi nákladné a časově náročné, používají se simulace. Ty snižují celkové náklady na výrobu prototypů a pomáhají identifikovat možnosti optimalizace z hlediska hmotnosti, použitelnosti a nákladů na výrobu a servis exoskeletu UNILEXA. Navrhovaný design se tak může stát pro zákazníka atraktivnějším, a pokud plní stejnou funkci jako jiné exoskelety, zvyšuje se konkurenceschopnost výrobku UNILEXA na trhu.