IEEE trans:下肢外骨骼辅助步行时的碰触行为监测

2021-11-02 15:53:38 来源:
分享:

据统计几十年来,躯干硬壳的发展促使了对其实用性的重要研究成果。根据更进一步照护机械人的新的ISO确保安全新标准(ISO 13482:2014),应用于更进一步照护的机械人和机械人设备,有数硬壳,须要人-机械人密切互动和协作。现在,硬壳控制器和软件新的设计须要多方面的的发展,以实现最高水平的确保安全;否则,这些硬壳但会在除此以外用车每一次中的对蜥脚类诱发险恶影响,甚至造成严重后果。“ReWalk”硬壳的实用性和耐受性除此以外已针对脊髓破损患者顺利进行了指标,并咨询了新的设计硬壳生命间隔时的实用性和效用管理。躯干硬壳致动器诱发的能量通常通过钢制接口传输给应用程式。应用程式的硬壳和其组织错综复杂的刚度差异性但会加剧腰随身携带表皮向下,并由于骨头压缩和确保安全随身携带顺应性而诱发较大的粒子气力。受压对表皮的影响以前所已经被研究成果过,表皮破损,如水疱和溃疡,与受压和剪切总体相关。剪切气力是由表皮表面但会的受压和压气力共同诱发的,并缩减表皮血流量。必须进一步研究成果除此以外用车每一次中的的受后果举动,有数垂直和粒子气力。

在顺利进行彻底的效用指标时,数据抽取和指标是离不开的,而人-机械人粒子的探测对于指标硬壳的实用性和舒适性水平是有用的。提出了一个压气力光学器缓冲器来探测粒子压气力。为了监测除此以外坐立运动所期间的受后果举动,新的设计了一个类似于软件系统光学向下和气力光学器的光学腰随身携带两节。通过两个气力光学器同样探测强加在腰随身携带的所有气力,并通过向下光学器确定表皮与光学腰随身携带错综复杂的相比向下侧向。为了指标交互剪切气力,开发新的了一种新的的确保安全验证方法,应应用于躯干硬壳的坐立运动所。

光学腰随身携带两节旨在探测在除此以外驾车每一次中的作用在腰随身携带表面但会的粒子气力以及其在表皮表面但会的向下。腰随身携带两节由两个底部缓冲器和一个上端缓冲器组成。2个激光光学器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴气力光学器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)配备在上端缓冲器的中的央底座上。在顺利进行驾车试验中的在此之前所,研究成果了光学腰随身携带的性能,有数其监测受后果举动的准确性和能气力。使用机械人机械手(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 六边形上在边上假表皮上移动腰随身携带两节。运动所捕捉种系统(MAC 3-D 种系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将光学腰随身携带两节连结到机械手的末端执行器上,并将宽度为 15 mm 的假肤上覆盖一些紧身衣的边上梳子(宽度:0.35 毫米)。 在顺利进行功能测试在此之前所,将每个标记的初始位置记录为相应的稳态,然后获取每个标记在运动所每一次中的与稳态的相比侧向。由于 M3 连结到腰随身携带,因此可以获腰随身携带的相比侧向。

光学两节新的设计

本试验中的中的使用了类似于四个日立的内置躯干硬壳。假设除此以外驾车是安定的,步幅时间转变最小。确定控制算法以代表者躯干硬壳的典型除此以外策略。压气力光学器配备在皮包上,应用于监测脚后跟碰撞的瞬间。然后获跨步时间,并使用前所一个蜥脚类间隔的值来确定据统计期蜥脚类在此之前所的除此以外时间间隔。腿部曲轴由手肘和肌腱周围的日立提供者。。在每条手脚的躺卧在此之前所,手肘一处的日立在蜥脚类的 15-45% 的手肘伸展朝著上提供者曲轴间隔,而肌腱一处的曲轴在蜥脚类间隔的 30-60% 内提供者了肌腱伸长朝著的曲轴。八名健康男性测试者(年长:24.4±1.2 岁,身高:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)出席了试验中的。光学腰随身携带两节被选择放置在硬壳右脚踝的上方。

佩戴硬壳的试验中的新的设计

沿z轴的人工合成剪切气力分别在蜥脚类间隔的开始和40–50%内达到数值和最小值。因为在这些总能,表皮和上衣错综复杂仅仅没有向下,剪切气力的增大提示表皮和骨头变形的发生,这将在其组织中的引来显着的剪切应变并增大表皮破损的效用。试验中的相比之下,运动所朝著上的剪切气力的体积在蜥脚类间隔的开始邻据统计和 40-50% 内达到峰值。接据统计开始时,剪切气力集中的在光学腰随身携带的下底部和东部,而后期则集中的在上底部和东部。在蜥脚类间隔的 40-50% 以上,通过观察到可微不足道的垂直。硬壳执行器诱发的动气力心里通过机械人上衣和皮包上的粒子气力发送至到中空手部。如果在除此以外用车每一次中的硬壳和躯干的运动所完全匹配,则只能通过观察到腰随身携带和表皮错综复杂的气力顺利进行能量发送至。初始化声势浩大在此之前所(蜥脚类间隔的 0-20%)的气力体积大于躺卧在此之前所的一小。在初始化声势浩大在此之前所,一个相当大的高空反作用气力同样强加到硬壳上,这也通过机械人上衣和皮包影响了中空手部。感应腰随身携带压在脚踝上,在负荷声势浩大在此之前所法向气力增大。此外,在脚趾离地后摆动在此之前所的法向气力的体积增大,尽管增量的速率和体积在测试者错综复杂有所不同。此外,当在摆动在此之前所抬起手脚时,动气力也或许在硬壳和躯干错综复杂转移。

总之,本研究成果所新的设计的光学腰随身携带可以指标在除此以外用车中的的受后果举动和受后果确保安全。为下一步自己设计新的设计提供者了参看。

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

分享:
劳力士手表维修 卡地亚手表维修点 劳力士维修服务 欧米茄手表维修 百达翡丽维修