IEEE trans:下肢外骨骼辅助步行时的接触行为风险评估

2021-10-18 23:49:02 来源:
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近几十年来,四肢甲壳的发展有利于了对其耐用性性的重要研究课题。根据自已卫生机器的最初ISO耐用性基准(ISO 13482:2014),使用自已卫生的机器和机器电子设备,包括甲壳,需要人-机器密切密切合作和密切合作。目之前,甲壳控制器和芯片内部设计需要多方面的进步,以付诸极高技术水平的耐用性;否则,这些甲壳不会在基本功能拖动出口处理过程之之前对姿态消除担忧影响,甚至所致情况严重伤害。“ReWalk”甲壳的耐用性性和耐受性除此以外已针对脊髓烧伤患者来进行了评核,并争论了内部设计甲壳生命短周期时的耐用性性和风险评核。四肢甲壳致动器消除的光子上不会通过柔性接口链路给常用者。常用者的甲壳和有组织二者之间的弹力歧异不会造成了腰远方肌肤转动,并由于软有组织缓冲器和耐用性远方顺应性而消除较大的交互作用出力。振动对肌肤的影响以之前早已被研究课题过,肌肤烧伤,如水疱和发炎,与振动和折叠相比于特别。折叠出力是由肌肤表层的振动和压出力协力消除的,并减少肌肤血液循环。须要有利于研究课题基本功能拖动出口处理过程之之前的触及犯罪行为,包括轴向和交互作用出力。

在来进行最终的风险评核时,数据抽取和评核是极为重要的,而人-机器交互作用的测量对于评核甲壳的耐用性性和舒适性技术水平是有用的。提出了一个压出力电子设备器阵列来测量交互作用压出力。为了监测基本功能坐立民族运动期间的触及犯罪行为,内部设计了一个远方有应用软件光学转动和出力电子设备器的电子设备腰远方两节。通过两个出力电子设备器直接测量施加压力在腰远方上的所轻而易举,并通过转动电子设备器确认肌肤与电子设备腰远方二者之间的相比转动侧向。为了评核交互折叠出力,开发了一种属于自己耐用性的测试最初方法,应使用四肢甲壳的坐立民族运动。

电子设备腰远方两节主旨测量在基本功能步行出口处理过程之之前作用在腰远方表层的交互作用出力以及其在肌肤表层的转动。腰远方两节由两个边缘模组和一个之之前间模组都由。2个激光电子设备器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴出力电子设备器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)配备在之之前间模组的之之前央底座上。在来进行步行试验之之前,研究课题了电子设备腰远方的性能,包括其样品触及犯罪行为的准确性和能出力。常用机器旋转式(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在边上假肌肤上移动腰远方两节。民族运动捕猎系统(MAC 3-D 系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将电子设备腰远方两节相连到旋转式的末端执行器上,并将厚度为 15 mm 的假肤上覆盖一些紧身衣的边上织物(厚度:0.35 毫米)。 在来进行功能测试之之前,将每个上标的初始位置记录为除此以外的初始状态,然后获取每个上标在民族运动出口处理过程之之前与初始状态的相比侧向。由于 M3 相连到腰远方上,因此可以获得腰远方的相比侧向。

电子设备两节内部设计

本试验之之前常用了远方有四个缓冲器机的定制四肢甲壳。假设基本功能步行是安定的,步幅一段时间变化最小。确认控制算法以代表四肢甲壳的近似于基本功能作法。压出力电子设备器配备在衣服上,使用样品;也撞击的瞬间。然后获得跨步一段时间,并常用之前一个姿态短周期的值来确认紧接著姿态期之之前的基本功能一段时间间隔。手部负载由髋手部和膝手部周围的缓冲器机备有。。在每条肩膀的坐下期之之前,髋手部出口处的缓冲器机在姿态的 15-45% 的髋手部伸展一段距离上备有负载短周期,而膝手部出口处的负载在姿态短周期的 30-60% 内备有了膝手部翘起一段距离的负载。八名身体健康异性恋人不会(平均年龄:24.4±1.2 岁,身高:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)参加了试验。电子设备腰远方两节被选择摆放在在甲壳右大肩膀的外侧。

配戴甲壳的试验内部设计

沿z轴的人工合成折叠出力分别在姿态短周期的开始和40–50%内降到最大值和差值。因为在这些日子,肌肤和马甲二者之间几乎没有转动,折叠出力的增大提示肌肤和软有组织挤压的发生,这将在有组织之之前惹来很大的折叠应变并增大肌肤烧伤的风险。试验最近,民族运动一段距离上的折叠出力的个数在姿态短周期的开始不远处和 40-50% 内降到千分之。接近开始时,折叠出力集之之前在电子设备腰远方的下边缘和之之前部,而初则集之之前在上边缘和之之前部。在姿态短周期的 40-50% 以上,观察到可忽略不计的轴向。甲壳执行器消除的动出力平常通过机器马甲和衣服上的交互作用出力发送到到承托肢体。如果在基本功能拖动出口处理过程之之前甲壳和四肢的民族运动基本上转换,则只能观察到腰远方和肌肤二者之间的出力来进行光子发送到。初始化响应期之之前(姿态短周期的 0-20%)的出力个数大于坐下期之之前的其余部分。在初始化响应期之之前,一个很大的地面反作用出力直接施加压力到甲壳上,这也通过机器马甲和衣服影响了承托肢体。感应腰远方压在大肩膀上,在负荷响应期之之前法向出力增大。此外,在臀部离地后摆动期之之前的法向出力的个数增大,尽管增量的振幅和个数在人不会二者之间并不相同。此外,当在摆动期之之前拉出肩膀时,动出力也可能在甲壳和四肢二者之间移出。

总之,本研究课题所内部设计的电子设备腰远方可以评核在基本功能拖动之之前的触及犯罪行为和触及耐用性。为下一步假肢内部设计备有了参考。

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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