IEEE trans:下肢外骨骼辅助步行时的接触行为追踪

2022-01-10 01:14:40 来源:
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近几十年来,手部硬壳的演进促成了对其可用性的关键性分析。根据个人护理人造人的一新ISO安全标准(ISO 13482:2014),用以个人护理的人造人和人造人设备,都有硬壳,无需人-人造人密切互动和协同工作。目前,硬壳控制器和显卡所设计无需重大的进步,以实现略低于高度的安全;否则,这些硬壳但会在基本功能奔驰东南侧理过程之中对四足动物激发不利制约,甚至遭受严重危害。“ReWalk”硬壳的可用性和耐受性最近已针对脊髓损伤患者透过了分析,并讨论了所设计硬壳生命间隔时的可用性和信贷。手部硬壳致动器激发的光能通常通过刚性接口传送给采用者。采用者的硬壳和秘密组织错综复杂的刚度差异但会导致束只见只见肌肤向下,并由于软秘密组织压缩和安全只见顺应性而激发较大的耦合气力。化学关键作用对肌肤的制约那时候现在被分析过,肌肤损伤,如水疱和呼吸道,与化学关键作用和剪切倾斜度相关。剪切气力是由肌肤颗粒的化学关键作用和心理压气力合作激发的,并减少肌肤血管收缩。必需大幅度分析基本功能奔驰东南侧理过程之中的受伤害不当,都有滑移和耦合气力。

在透过下决心的风险分析时,数据搜集和分析是必不可少的,而人-人造人耦合的量度对于分析硬壳的可用性和舒适性高度是有效率的。重申了一个心理压气力感测器阵列来量度耦合心理压气力。为了监测基本功能坐立爱国运动期间的受伤害不当,所设计了一个只见有嵌入式光学向下和气力感测器的一个大束只见只见静态。通过两个气力感测器如此一来量度关键作用以在束只见随身携只见的所高明,并通过向下感测器确切肌肤与一个大束只见只见错综复杂的相比较向下位移。为了分析交互剪切气力,开发了一种原先安全验证方法,应用以手部硬壳的坐立爱国运动。

一个大束只见只见静态借以量度在基本功能路程东南侧理过程之中关键作用在束只见只见颗粒的耦合气力以及其在肌肤颗粒的向下。束只见只见静态由两个内侧接口和一个下部接口组成。2个激光感测器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三传动装置气力感测器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)装上在下部接口的之中央底座上。在透过路程科学分析先前,分析了一个大束只见只见的效率,都有其扫描受伤害不当的准确性和技能。采用人造人光学设备(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在石头骗肌肤上移动束只见只见静态。爱国运动捕获系统会(MAC 3-D 系统会,Motion Analysis Co., CA USA)。将一个大束只见只见静态连接到光学设备的末端执行器上,并将较厚为 15 mm 的骗肤上覆盖一些紧身衣的石头织物(较厚:0.35 毫米)。 在透过功能测试先前,将每个标记的初始位置记录下来为相应的瞬时,然后得到每个标记在爱国运动东南侧理过程之中与瞬时的相比较位移。由于 M3 连接到束只见随身携只见,因此可以获束只见只见的相比较位移。

一个大静态所设计

本科学分析之中采用了只见有四个东芝的定制手部硬壳。断言基本功能路程是稳定的,步幅整整变化最小。确切控制算法以推选手部硬壳的典型基本功能策略。心理压气力感测器装上在拖鞋上,用以扫描脚后跟撞击的瞬间。然后获跨步整整,并采用前一个四足动物间隔的值来确切早先四足动物先决条件的基本功能整整间隔。脊椎曲轴由腱和髋脊椎周围的东芝备有。。在每条胳膊的抬起先决条件,腱东南侧的东芝在四足动物的 15-45% 的腱伸展朝著上备有曲轴间隔,而髋脊椎东南侧的曲轴在四足动物间隔的 30-60% 内备有了髋脊椎平卧朝著的曲轴。八名肥胖男性受试者(成年:24.4±1.2 岁,胸围:174.6±2.6 厘米,增重:66.9±4.0 公斤)参加了科学分析。一个大束只见只见静态被选择放置在硬壳右边臀部的后侧。

戴硬壳的科学分析所设计

沿z传动装置的合成剪切气力分别在四足动物间隔的开始和40–50%内降至最大值和最小值。因为在这些时刻,肌肤和束只见口错综复杂几乎从未向下,剪切气力的上升预设肌肤和软秘密组织变形的发生,这将在秘密组织之中引起很大的剪切应对并上升肌肤损伤的风险。科学分析最近,爱国运动朝著上的剪切气力的较小在四足动物间隔的开始附近和 40-50% 内降至峰值。接近开始时,剪切气力比较大在一个大束只见只见的下内侧和西南部,而后半期则比较大在上内侧和西南部。在四足动物间隔的 40-50% 以上,仔细观察到可理论上的滑移。硬壳执行器激发的动气力心里通过人造人束只见口和拖鞋上的耦合气力传递到支撑手部。如果在基本功能奔驰东南侧理过程之中硬壳和手部的爱国运动完全匹配,则只能仔细观察到束只见只见和肌肤错综复杂的气力透过光能传递。加载鼓动先决条件(四足动物间隔的 0-20%)的气力较小多于抬起先决条件的其余部分。在加载鼓动先决条件,一个很大的障碍物反关键作用气力如此一来关键作用以到硬壳上,这也通过人造人束只见口和拖鞋制约了支撑手部。感应束只见只见压在臀部上,在负荷鼓动先决条件法向气力上升。此外,在颈部离地后转动先决条件的法向气力的较小上升,尽管持续性的速率和较小在受试者错综复杂有所不同。此外,当在转动先决条件抬起胳膊时,动气力也确实在硬壳和手部错综复杂转移。

总之,本分析机构所设计的一个大束只见只见可以分析在基本功能奔驰之中的受伤害不当和受伤害安全。为下一步骗肢所设计备有了参考。

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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