IEEE trans:脊柱外骨骼辅助步行时的接触行为监测

2022-02-07 01:32:26 来源:
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近几十年来,脚部节肢动物的发展进一步了对其相容性的重要研究。根据个人诊疗EVA的新ISO人身安全准则(ISO 13482:2014),用于个人诊疗的EVA和EVA设备,仅限于节肢动物,只能人-EVA密切互动和资源共享。在此之年前,节肢动物控制器和硬件新设计只能重大的进步,以实现最高者总体的人身安全;否则,这些节肢动物会在基本功能行走反复中的对直立造成了不利影响,甚至造成严重挫伤。“ReWalk”节肢动物的相容性和适应性最近已针对脊髓挫伤病征同步进行了评估,并讨论了新设计节肢动物生命长周期时的相容性和系统对性。脚部节肢动物致动器造成了的光子通常通过弹性体API传输给采用者。采用者的节肢动物和有组织中的间的摩擦力差异会导致纽扣带表皮横向,并由于软有组织传输和人身安全气囊顺应性而造成了较大的作用力作力作。震荡对表皮的影响以年前已经被研究过,表皮挫伤,如水疱和溃疡,与震荡和剪切高度相关。剪切力作是由表皮表层的震荡和压力作都由造成了的,并减少表皮血流量。须要进一步研究基本功能行走反复中的的碰触不当,仅限于位移和作用力作力作。

在同步进行下决心的风险评估时,数据得来和评估是不可缺少的,而人-EVA作用力作的校准对于评估节肢动物的相容性和舒适性总体是有益的。设想了一个压力作透镜器阵列来校准作用力作压力作。为了监测基本功能坐立文学运动之后的碰触不当,新设计了一个十分相似嵌入式透镜横向和力作透镜器的透镜纽扣带区块。通过两个力作透镜器必要校准受制于在纽扣带上的所有力作,并通过横向透镜器相符表皮与透镜纽扣带中的间的相对来说横向偏转。为了评估交互剪切力作,开发了一种新的人身安全证明作法,应用于脚部节肢动物的坐立文学运动。

透镜纽扣带区块旨在校准在基本功能沿途反复中的作用在纽扣带表层的作用力作力作以及其在表皮表层的横向。纽扣带区块由两个边缘模组和一个中的间模组一组。2个雷射透镜器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴力作透镜器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)加装在中的间模组的中的央底座上。在同步进行沿途检验之年前,研究了透镜纽扣带的性能,仅限于其监测碰触不当的准确性和能力作。采用EVA机械手(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在旁边假表皮上移动纽扣带区块。文学运动捕捉系统对(MAC 3-D 系统对,Motion Analysis Co., CA USA)。将透镜纽扣带区块连接起来到机械手的末端执行器上,并将较厚为 15 mm 的假肤上覆盖一些紧身衣的旁边织物(较厚:0.35 毫米)。 在同步进行功能测试之年前,将每个记号的初始位置记录为相应的消去,然后获取每个记号在文学运动反复中的与消去的相对来说偏转。由于 M3 连接起来到纽扣带上,因此可以获纽扣带的相对来说偏转。

透镜区块新设计

本检验中的采用了十分相似四个传动装置的订制脚部节肢动物。假设基本功能沿途是牢固的,步幅小时巨大变化很小。相符控制算法以代表脚部节肢动物的典型基本功能解决方案。压力作透镜器加装在外套上,用于监测足尖撞击的瞬间。然后获跨步小时,并采用年前一个直立长周期的值来相符早先直立过渡期的基本功能小时间隔。手部扭力由腱和腱周围的传动装置给予。。在每条腿的肩膀过渡期,腱不远处的传动装置在直立的 15-45% 的腱伸向顺时针上给予扭力长周期,而腱不远处的扭力在直立长周期的 30-60% 内给予了腱屈曲顺时针的扭力。八名身体健康男性病患(年龄:24.4±1.2 岁,身高:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)参予了检验。透镜纽扣带区块被可选择放置在节肢动物左大腿的后侧。

佩戴节肢动物的检验新设计

沿z轴的合成剪切力作分别在直立长周期的开始和40–50%内降到极值和很小值。因为在这些每一次,表皮和纽扣口中的间仍然没有横向,剪切力作的提高提醒表皮和软有组织变形的发生,这将在有组织中的引起特别是在的剪切快速反应并提高表皮挫伤的风险。检验结果表明,文学运动顺时针上的剪切力作的较小在直立长周期的开始附近和 40-50% 内降到极值。接近开始时,剪切力作以外在透镜纽扣带的下边缘和中的部,而后期则以外在上边缘和中的部。在直立长周期的 40-50% 以上,检视到可忽略不计的位移。节肢动物执行器造成了的动力作装置总是通过EVA纽扣口和外套上的作用力作力作传递到支架肢体。如果在基本功能行走反复中的节肢动物和脚部的文学运动完全匹配,则只能检视到纽扣带和表皮中的间的力作同步进行光子传递。读取响应过渡期(直立长周期的 0-20%)的力作较小大于肩膀过渡期的其余部分。在读取响应过渡期,一个很大的顶部震荡力作必要受制于到节肢动物上,这也通过EVA纽扣口和外套影响了支架肢体。感应纽扣带压在大腿上,在负载响应过渡期法向力作提高。此外,在脚趾高不远处后转动过渡期的法向力作的较小提高,尽管增量的频率和较小在病患中的间大同小异。此外,当在转动过渡期把手腿时,动力作装置也可能在节肢动物和脚部中的间转移。

总之,本所长新设计的透镜纽扣带可以评估在基本功能行走中的的碰触不当和碰触人身安全。为下一步假肢新设计给予了参考。

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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