IEEE trans:下肢外骨骼辅助步行时的接触行为出现异常

2021-11-15 00:31:05 来源:
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近几十年来,上肢成体的发展促使了对其确保可靠度的重要科学研究。根据个人眼科机械人的新ISO确保安全标准(ISO 13482:2014),主要用途个人眼科的机械人和机械人仪器,除此以外成体,需人-机械人融洽交流和协作。目在此之前,成体模组和硬件新设计需不小的退步,以构建最高程度的确保安全;否则,这些成体可能会在借助于载客全过程里对双足消除有利因素,甚至遭受严重伤害。“ReWalk”成体的确保可靠度和耐受性近期已针对脊髓细菌感染病人顺利完成了评核,并讨论了新设计成体生命短时间尺度时的确保可靠度和风险管理。上肢成体致动器消除的能量多半通过刚性端口终端给用作者。用作者的成体和该组织彼此间的刚度差异可能会导致衣隙肌肤滚动,并由于软骨受缓冲和确保安全隙顺应性而消除较大的相互效用气。摩擦力对肌肤的因素以在此之前已经被科学研究过,肌肤细菌感染,如黄疸和溃疡,与摩擦力和剪切倾斜度相关。剪切气是由肌肤凹凸不平的摩擦力和受压气共同消除的,并减少肌肤血流量。必须更进一步科学研究借助于载客全过程里的隙入犯罪行为,除此以外纵向和相互效用气。

在顺利完成就此的风险评核时,数据集收集和评核是正因如此的,而人-机械人相互效用的测定对于评核成体的确保可靠度和舒适性程度是有用的。提出了一个受压气特别新设计器阵列来测定相互效用受压气。为了追踪借助于坐立民族运动在此期间的隙入犯罪行为,新设计了一个隙有个人电脑光学仪器滚动和气特别新设计器的特别新设计衣隙短剧。通过两个气特别新设计器单独测定施加在衣隙着的所有气,并通过滚动特别新设计器确定肌肤与特别新设计衣隙彼此间的相比滚动分量。为了评核交互剪切气,开发了一种新的确保安全验证方法有,应主要用途上肢成体的坐立民族运动。

特别新设计衣隙短剧旨在测定在借助于过桥全过程里效用在衣隙凹凸不平的相互效用气以及其在肌肤凹凸不平的滚动。衣隙短剧由两个外缘组件和一个下方组件组成。2个高功率特别新设计器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴气特别新设计器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)装有在下方组件的里央基座上。在顺利完成过桥实验者早先,科学研究了特别新设计衣隙的性能,除此以外其验证隙入犯罪行为的精准度和能气。用作机械人测量仪器(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在上面真肌肤上回转衣隙短剧。民族运动抓取系统(MAC 3-D 系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将特别新设计衣隙短剧通到到测量仪器的末端执行器上,并将尺寸为 15 mm 的真肤上覆盖一些靴子的上面织物(尺寸:0.35 毫米)。 在顺利完成功能测试早先,将每个标记的初始位置记录为都可的瞬时,然后获取每个标记在民族运动全过程里与瞬时的相比分量。由于 M3 通到到衣隙着,因此可以赢取衣隙的相比分量。

特别新设计短剧新设计

本实验者里用作了隙有四个东芝的定制上肢成体。真设借助于过桥是稳定的,步幅短时间波动最小。确定控制算法以代表上肢成体的典型借助于策略。受压气特别新设计器装有在毛巾上,主要用途验证头顶撞击的近乎。然后赢取跨步短时间,并用作在此之前一个双足短时间尺度的值来确定在此之后双足下一阶段的借助于短时间短时间延迟。关节力矩由脚踝和关节周围的东芝给予。。在每条腿的拉出下一阶段,脚踝处的东芝在双足的 15-45% 的脚踝伸展侧向上给予力矩短时间尺度,而关节处的力矩在双足短时间尺度的 30-60% 内给予了关节屈曲侧向的力矩。八名健康成年人受测者(年龄:24.4±1.2 岁,身高:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)参加了实验者。特别新设计衣隙短剧被考虑放于在成体任左大腿的外侧。

戴着成体的实验者新设计

沿z轴的小分子剪切气分别在双足短时间尺度的开始和40–50%内达到也就是说和最小值。因为在这些每一次,肌肤和肩隙彼此间却是未滚动,剪切气的提高提示肌肤和软骨变形的发生,这将在该组织里激起显著的剪切应变能力并提高肌肤细菌感染的风险。实验者结果表明,民族运动侧向上的剪切气的个数在双足短时间尺度的开始附近和 40-50% 内达到峰值。接近开始时,剪切气集里在特别新设计衣隙的下外缘和里部,而后期则集里在上外缘和里部。在双足短时间尺度的 40-50% 以上,判读到可微不足道的纵向。成体执行器消除的动气显然通过机械人肩隙和毛巾上的相互效用气发送至到中空言语。如果在借助于载客全过程里成体和上肢的民族运动完全匹配,则根本无法判读到衣隙和肌肤彼此间的气顺利完成能量发送至。查找声势浩大下一阶段(双足短时间尺度的 0-20%)的气个数大于拉出下一阶段的一小。在查找声势浩大下一阶段,一个很大的地面反效用气单独施加到成体上,这也通过机械人肩隙和毛巾因素了中空言语。感应衣隙受压在大腿上,在超重声势浩大下一阶段法向气提高。此外,在臀部顶上后弯曲下一阶段的法向气的个数提高,尽管持续性的速率和个数在受测者彼此间有所区别。此外,当在弯曲下一阶段拉出腿时,动气也可能在成体和上肢彼此间移转到。

总之,本科学研究小组新设计的特别新设计衣隙可以评核在借助于载客里的隙入犯罪行为和隙入确保安全。为下一步真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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