IEEE trans:下肢外骨骼辅助步行时的接触行为追踪

2022-01-17 03:31:08 来源:
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近几十年来,腿部外壳的发展促使了对其必要性的重要研究。根据更进一步医护机器的新ISO必要规范(ISO 13482:2014),用于更进一步医护的机器和机器设备,以外外壳,需要人-机器密切对话和协作。迄今为止,外壳控制器和硬件新设计需要重大的进步,以实现最高水准的必要;否则,这些外壳就会在专门新设计奔驰现实生活中都对后肢消除不利严重影响,甚至造成严重受伤害。“ReWalk”外壳的必要性和耐受性最近已针对脊髓挫伤病人顺利完成了评核,并争辩了新设计外壳生命时间段时的必要性和风险管理。腿部外壳致动器消除的能量不一定通过弹性体以太网传输数据给常用者。常用者的外壳和民间组织彼此间的刚度区别就会导致腰带黏膜转动,并由于软民间组织拉出缩和必要带顺应性而消除较大的耦合强力。挤压对黏膜的严重影响那时候仍未被研究过,黏膜挫伤,如肠胃和溃疡,与挤压和双链高度相关。双链强力是由黏膜表面的挤压和拉出强力共同消除的,并减少黏膜血流量。必须进一步研究专门新设计奔驰现实生活中都的注意到犯罪行为,以外滑动和耦合强力。

在顺利完成就此的风险评核时,样本收集和评核是最重要的,而人-机器耦合的探测对于评核外壳的必要性和舒适性水准是有用的。提出了一个拉出强力一个大器阵列来探测耦合拉出强力。为了出现异常专门新设计坐立群众运动过后的注意到犯罪行为,新设计了一个区别于嵌入式成像转动和强力一个大器的一个大腰带三组。通过两个强力一个大器实际上探测施加在腰带的所有强力,并通过转动一个大器已确定黏膜与一个大腰带彼此间的相对转动相对速度。为了评核交互双链强力,共同开发了一种最初必要验证工具,应用于腿部外壳的坐立群众运动。

一个大腰带三组旨在探测在专门新设计路程现实生活中都关键作用在腰带表面的耦合强力以及其在黏膜表面的转动。腰带三组由两个底部组件和一个两边组件一组。2个红外一个大器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三传动装置强力一个大器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)配置在两边组件的中都央宣传部塔顶上。在顺利完成路程检验之前,研究了一个大腰带的性能指标,以外其检测注意到犯罪行为的准确性和能强力。常用机器机械手(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 直角上在上面假黏膜上快速移动腰带三组。群众运动猎杀管理系统(MAC 3-D 管理系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将一个大腰带三组直超出机械手的末端执行器上,并将大小为 15 mm 的假肤上覆盖一些紧身衣的上面织物(大小:0.35 毫米)。 在顺利完成功能测试之前,将每个标上的初始右边记录为相应的瞬时,然后获取每个标上在群众运动现实生活中都与瞬时的相对相对速度。由于 M3 直超出腰带,因此可以授予腰带的相对相对速度。

一个大三组新设计

本检验中都常用了区别于四个电机的个性化腿部外壳。假定专门新设计路程是稳定的,步幅小时变化最小。已确定控制算法以代表腿部外壳的值得注意专门新设计方针。拉出强力一个大器配置在拖鞋上,用于检测脚后跟碎片的瞬间。然后授予跨步小时,并常用前一个后肢时间段的值来已确定紧接著后肢阶段性的专门新设计小时间隔。关节负载由胫骨和腰椎附近的电机获取。。在每条腿的站立阶段性,胫骨西北侧的电机在后肢的 15-45% 的胫骨伸展朝向上获取负载时间段,而腰椎西北侧的负载在后肢时间段的 30-60% 内获取了腰椎屈曲朝向的负载。八名心理健康男性受试者(年龄:24.4±1.2 岁,胸围:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)参加了检验。一个大腰带三组被同样摆放在外壳右大腿的后侧。

戴着外壳的新工具

沿z传动装置的合成双链强力分别在后肢时间段的开始和40–50%内超出值和均值。因为在这些时刻,黏膜和纽扣彼此间几乎没有人转动,双链强力的降低提示黏膜和软民间组织挤拉出的发生,这将在民间组织中都惹来非常大的双链攻坚并降低黏膜挫伤的风险。检验结果显示,群众运动朝向上的双链强力的不等在后肢时间段的开始附近和 40-50% 内超出峰值。接近开始时,双链强力临近在一个大腰带的下底部和中都部,而前期则临近在上底部和中都部。在后肢时间段的 40-50% 以上,仔细观察到可忽略不计的滑动。外壳执行器消除的动强力总是通过机器纽扣和拖鞋上的耦合强力传导到支撑脸部。如果在专门新设计奔驰现实生活中都外壳和腿部的群众运动完全归一化,则仅仅仔细观察到腰带和黏膜彼此间的强力顺利完成能量传导。复制到组织起来阶段性(后肢时间段的 0-20%)的强力不等大于站立阶段性的其余部分。在复制到组织起来阶段性,一个很大的地面反关键作用强力实际上施加到外壳上,这也通过机器纽扣和拖鞋严重影响了支撑脸部。感应腰带拉出在大腿上,在负荷组织起来阶段性法向强力降低。此外,在脚趾离地后摇动阶段性的法向强力的不等降低,尽管增量的速率和不等在受试者彼此间相同。此外,当在摇动阶段性手脚腿时,动强力也可能在外壳和腿部彼此间转移。

总之,本研究中心新设计的一个大腰带可以评核在专门新设计奔驰中都的注意到犯罪行为和注意到必要。为下一步假肢新设计获取了参考。

X. Wan, Y. Liu, Y. Akiyama and Y. Yamada, "Monitoring Contact Behior During Assisted Walking With a Lower Limb Exoskeleton," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

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