IEEE trans:下肢外骨骼辅助步行时的沾染行为监测

2022-02-14 11:29:57 来源:
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近几十年来,四肢硬壳的的发展促使了对其兼容性的极其重要深入研究。根据其所护理人造人的新ISO确保标准(ISO 13482:2014),用于其所护理的人造人和人造人仪器,以外硬壳,需要人-人造人密切交友和协作。目前,硬壳伺服和硬件设计需要重大的飞跃,以构建最高水平的确保;否则,这些硬壳都会在常规西行全过程中都对后肢归因于严峻严重影响,甚至引发严重严重影响伤害。“ReWalk”硬壳的兼容性和耐受性最近已针对脊髓损伤患者顺利进行了审计,并提问了设计硬壳生命间隔时的兼容性和不确定性管理。四肢硬壳致动器归因于的总能量通常通过刚性接口传输给浏览者。浏览者的硬壳和该组织二者之间的刚度差异都会致使袖只见指甲滑动,并由于软该组织压到缩和驾驶座顺应性而归因于较大的电磁场关键在于。磨擦对指甲的严重影响过去仍然被深入研究过,指甲损伤,如水疱和溃疡,与磨擦和剪切高度具体。剪切关键在于是由指甲表面的磨擦和压到关键在于协关键在于归因于的,并减少指甲血流量。须要进一步深入研究常规西行全过程中都的注意到犯罪行为,以外滑动和电磁场关键在于。

在顺利进行终究的不确定性审计时,数据收集和审计是必不可少的,而人-人造人电磁场的校准对于审计硬壳的兼容性和舒适性水平是适合于的。明确提出了一个压到关键在于射频阵列来校准电磁场压到关键在于。为了出现异常常规坐立青年运动期间的注意到犯罪行为,设计了一个只见有嵌入式光学滑动和关键在于射频的光学仪器袖只见一组。通过两个关键在于射频同样校准施加在袖只见上的所有关键在于,并通过滑动射频考虑到指甲与光学仪器袖只见二者之间的相对来说滑动偏移。为了审计交互剪切关键在于,技术开发了一种最初确保可验证方式,应用于四肢硬壳的坐立青年运动。

光学仪器袖只见一组关键在于图校准在常规驾车全过程中都作用在袖只见表面的电磁场关键在于以及其在指甲表面的滑动。袖只见一组由两个大块模块和一个中都间模块组成。2个激光射频(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴向关键在于射频(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)安装在中都间模块的中都央底座上。在顺利进行驾车检验之前,深入研究了光学仪器袖只见的性能,以外其扫描注意到犯罪行为的准确性和能关键在于。常用人造人测量仪器(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在边上假指甲上行进袖只见一组。青年运动捕捉该系统(MAC 3-D 该系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将光学仪器袖只见一组通往到测量仪器的末端执行器上,并将较厚为 15 mm 的假肤上散布一些紧身衣的边上织物(较厚:0.35 毫米)。 在顺利进行功能测试之前,将每个标记的初始右边记录为相应的初始状态,然后获取每个标记在青年运动全过程中都与初始状态的相对来说偏移。由于 M3 通往到袖只见上,因此可以获得袖只见的相对来说偏移。

光学仪器一组设计

本检验中都常用了只见有四个电机的定制四肢硬壳。假设常规驾车是稳定的,步幅短时间转变最小。考虑到控制算法以代表四肢硬壳的典型常规解决方案。压到关键在于射频安装在鞋子上,用于扫描脚后跟碎裂的近乎。然后获得跨步短时间,并常用前一个后肢间隔的值来考虑到紧接著后肢过渡阶段的常规短时间间隔。关节角速度由小腿和关节外围的电机给予。。在交叉手脚的站立过渡阶段,小腿处的电机在后肢的 15-45% 的小腿伸展路径上给予角速度间隔,而关节处的角速度在后肢间隔的 30-60% 内给予了关节伸长路径的角速度。八名健康成年人人都会(平均年龄:24.4±1.2 岁,身材矮小:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)参予了检验。光学仪器袖只见一组被自由选择放置在硬壳从右大手脚的前部。

佩戴硬壳的检验设计

沿z轴向的合成剪切关键在于分别在后肢间隔的开始和40–50%内翻倍最大值和最小值。因为在这些时刻,指甲和纽扣二者之间几乎没滑动,剪切关键在于的减少上都会指甲和软该组织扭曲的再次发生,这将在该组织中都致使显著的剪切应变并减少指甲损伤的不确定性。检验结果表明,青年运动路径上的剪切关键在于的体积在后肢间隔的开始周边地区和 40-50% 内翻倍峰值。近开始时,剪切关键在于集中都在光学仪器袖只见的下大块和中都部,而后期则集中都在上大块和中都部。在后肢间隔的 40-50% 以上,检视到可忽略不计的滑动。硬壳执行器归因于的动关键在于总是通过人造人纽扣和鞋子上的电磁场关键在于传播到支撑肢体。如果在常规西行全过程中都硬壳和四肢的青年运动显然匹配,则勉强检视到袖只见和指甲二者之间的关键在于顺利进行总能量传播。启动时号召过渡阶段(后肢间隔的 0-20%)的关键在于体积大于站立过渡阶段的部分。在启动时号召过渡阶段,一个非常大的垂直施关键在于同样施加到硬壳上,这也通过人造人纽扣和鞋子严重影响了支撑肢体。感应袖只见压到在大手脚上,在负载号召过渡阶段法向关键在于减少。此外,在手脚离地后转动过渡阶段的法向关键在于的体积减少,尽管增量的速率和体积在人都会二者之间略有不同。此外,当在转动过渡阶段踩手脚时,动关键在于也意味著在硬壳和四肢二者之间转到。

总之,本深入研究组设计的光学仪器袖只见可以审计在常规西行中都的注意到犯罪行为和注意到确保。为下一步假肢设计给予了参照。

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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