IEEE trans:下肢水栖辅助步行时的接触行为监测

2022-01-17 00:30:46 来源:
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近几十年来,双脖子表皮的持续发展促使了对其公共可靠度的不可或缺研究工作。根据应有护理机械的另行ISO公共安全新标准(ISO 13482:2014),可用应有护理的机械和机械设备,包括表皮,需要人-机械融洽协作和协作。现有,表皮控制器和硬件建筑设计需要重大的持续发展,以实现最高水平的公共安全;否则,这些表皮时会在主要用途来回流程里面对蜥脚类导致不利受到影响,甚至造成严重伤害。“ReWalk”表皮的公共可靠度和低剂量最近已针对脊柱损伤病患进行时了指标,并发表意见了建筑设计表皮生命时间尺度时的公共可靠度和危险性管理。双脖子表皮致动器导致的能量往往通过壳体接口传输给采用者。采用者的表皮和许多组织间的刚度差异时会导致束带带毛发滑动,并由于骨头压缩和公共安全帽顺应性而导致较大的强子力作。震荡对毛发的受到影响从前仍未被研究工作过,毛发损伤,如水疱和细菌感染,与震荡和切割水平相关。切割力作是由毛发内层的震荡和担忧共同导致的,并降低毛发心血管。须要进一步研究工作主要用途来回流程里面的交谈道德上,包括垂直和强子力作。

在进行时最终的信息安全时,数据搜罗和指标是必不可少的,而人-机械强子的精确测量对于指标表皮的公共可靠度和舒适性水平是可靠的。提出异议了一个担忧连接点器阵列来精确测量强子担忧。为了数据分析主要用途坐立群众运动长期的交谈道德上,建筑设计了一个隐含嵌入式光学滑动和力作连接点器的连接点束带带三组。通过两个力作连接点器反之亦然精确测量施加在束带带上的所令人吃惊,并通过滑动连接点器断定毛发与连接点束带带间的相对于滑动轴向。为了指标交互切割力作,开发计划了一种更进一步公共安全解析方法,应可用双脖子表皮的坐立群众运动。

连接点束带带三组力作图精确测量在主要用途步行流程里面作用在束带带内层的强子力作以及其在毛发内层的滑动。束带带三组由两个内侧组件和一个正里面间组件组成。2个激光连接点器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴力作连接点器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)配备在正里面间组件的里面央底座上。在进行时步行试验里面在此之前,研究工作了连接点束带带的耐用性,包括其验证交谈道德上的准确性和能力作。采用机械机械手(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 直角上在石头假毛发移动束带带三组。群众运动捕获系统(MAC 3-D 系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将连接点束带带三组连接到机械手的外侧执行器上,并将厚度为 15 mm 的假肤上覆盖一些紧身衣的石头布料(厚度:0.35 毫米)。 在进行时功能测试在此之前,将每个标记的初始位置记录下来为相应的给定,然后获取每个标记在群众运动流程里面与给定的相对于轴向。由于 M3 连接到束带带上,因此可以获得束带带的相对于轴向。

连接点三组建筑设计

本试验里面里面采用了隐含四个电机的定制双脖子表皮。假设主要用途步行是稳定的,步幅星期变异最少。断定控制算法以象征性双脖子表皮的相比较主要用途意图。担忧连接点器配备在毛巾上,可用验证脚后跟碎片的瞬间。然后获得跨步星期,并采用前一个蜥脚类时间尺度的值来断定后续蜥脚类前期的主要用途星长期隔。关节负载由手肘和手肘附近的电机提供。。在每条脖子的站立前期,手肘附近的电机在蜥脚类的 15-45% 的手肘弯曲方向上提供负载时间尺度,而手肘附近的负载在蜥脚类时间尺度的 30-60% 内提供了手肘屈曲方向的负载。八名健康年长者受测者(年龄:24.4±1.2 岁,身高:174.6±2.6 厘米,体形:66.9±4.0 公斤)出席了试验里面。连接点束带带三组被选择放置在表皮从右臀部的后侧。

佩戴表皮的试验里面建筑设计

沿z轴的合成切割力作分别在蜥脚类时间尺度的开始和40–50%内远超极值和最少值。因为在这些时刻,毛发和束带口间几乎没有人滑动,切割力作的增高提示毛发和骨头变形的发生,这将在许多组织里面引起非常大的切割对策并增高毛发损伤的危险性。试验里面结果表明,群众运动方向上的切割力作的个数在蜥脚类时间尺度的开始附近和 40-50% 内远超峰值。比起开始时,切割力作集里面在连接点束带带的下内侧和里面部,而晚期则集里面在上内侧和里面部。在蜥脚类时间尺度的 40-50% 以上,推论到可相比之下的垂直。表皮执行器导致的驱动平常通过机械束带口和毛巾上的强子力作传递到支柱下半身。如果在主要用途来回流程里面表皮和双脖子的群众运动完全匹配,则根本无法推论到束带带和毛发间的力作进行时能量传递。复制到作出反应前期(蜥脚类时间尺度的 0-20%)的力作个数大于站立前期的其余部分。在复制到作出反应前期,一个很大的地面抛物线反之亦然施加到表皮上,这也通过机械束带口和毛巾受到影响了支柱下半身。感应束带带压在臀部上,在负荷作出反应前期法向力作增高。此外,在脚趾离地后摆动前期的法向力作的个数增高,尽管也就是说的速率和个数在受测者间各有不同。此外,当在摆动前期踩脖子时,驱动也可能在表皮和双脖子间转移。

总之,本研究工作所建筑设计的连接点束带带可以指标在主要用途来回里面的交谈道德上和交谈公共安全。为下一步靴子建筑设计提供了参考。

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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