IEEE trans:下肢硬壳辅助步行时的接触行为监测

2021-10-25 11:29:02 来源:
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数几十年来,小腿部硬壳的演进促使了对其安全及性的重要研究课题。根据个人身份看护人工智慧的新ISO安全及标准(ISO 13482:2014),使用个人身份看护的人工智慧和人工智慧装置,之外硬壳,需人-人工智慧亲密体验和协作。目前,硬壳控制器和硬件外观设计需关键性的进步,以付诸最高水平的安全及;否则,这些硬壳但会在专门外观设计载客反复当中对后肢诱发不利严重影响,甚至引致严重危害。“ReWalk”硬壳的安全及性和选择性都只已针对神经纤维重击病症完成了检验,并讨论了外观设计硬壳生命短时间尺度时的安全及性和不未确定性管理。小腿部硬壳致动器诱发的热量通常通过刚性接口传输给可用者。可用者的硬壳和组织二者之间的振动力歧异但会导致衣带皮肤横向,并由于软骨填充和安全及带顺应性而诱发较大的相互抑制作用气力。振动对皮肤的严重影响基本上已经被研究课题过,皮肤重击,如水疱和溃疡,与振动和拉伸持续性相关。拉伸气力是由皮肤微小的振动和受压气力主导诱发的,并减少皮肤血管扩张。须要进一步研究课题专门外观设计载客反复当中的保持联系使用暴力,之外震荡和相互抑制作用气力。

在完成彻底的不未确定性检验时,数据收集和检验是不可或缺的,而人-人工智慧相互抑制作用的测算对于检验硬壳的安全及性和舒适性水平是有用的。提出批评了一个受压气力可移动器阵列来测算相互抑制作用受压气力。为了监测专门外观设计坐立社但会活动期间的保持联系使用暴力,外观设计了一个带有软件系统成像横向和气力可移动器的可移动衣带区块。通过两个气力可移动器反之亦然测算施加在衣带上的所有气力,并通过横向可移动器未确定皮肤与可移动衣带二者之间的相比横向偏转。为了检验交互拉伸气力,联合开发了一种新的安全及验证方法,应使用小腿部硬壳的坐立社但会活动。

可移动衣带区块目的测算在专门外观设计沿途反复当中抑制作用在衣带微小的相互抑制作用气力以及其在皮肤微小的横向。衣带区块由两个向外缓冲器和一个当尾端缓冲器组成。2个激光可移动器(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴承气力可移动器(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)安装在当尾端缓冲器的当外围塔上上。在完成沿途测试之前,研究课题了可移动衣带的性能,之外其检验保持联系使用暴力的精确性和能气力。可用人工智慧机械(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在石头骗皮肤移动衣带区块。社但会活动捕捉控制系统(MAC 3-D 控制系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将可移动衣带区块连通到机械的外侧执行器上,并将表面为 15 mm 的骗肤上覆盖一些紧身衣的石头梳子(表面:0.35 毫米)。 在完成功能测试之前,将每个标有的初始一段距离记录为相应的也就是说,然后获取每个标有在社但会活动反复当中与也就是说的相比偏转。由于 M3 连通到衣带上,因此可以取得衣带的相比偏转。

可移动区块外观设计

本测试当中可用了带有四个传动装置的自定义小腿部硬壳。骗设专门外观设计沿途是稳定的,步幅短时间变化最小。未确定控制算法以代表小腿部硬壳的典型专门外观设计策略性。受压气力可移动器安装在袜子上,使用检验脚后跟喷发的瞬间。然后取得跨步短时间,并可用前一个后肢短时间尺度的值来未确定原先后肢阶段性的专门外观设计短时间间隔。足部反向由髋足部和腰椎一处的传动装置发放。。在每条小腿的站立阶段性,髋足部附数的传动装置在后肢的 15-45% 的髋足部伸展方向上发放反向短时间尺度,而腰椎附数的反向在后肢短时间尺度的 30-60% 内发放了腰椎屈曲方向的反向。八名健康男性受试者(岁数:24.4±1.2 岁,身高:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)参与了测试。可移动衣带区块被选择放到在硬壳左手肘的上方。

佩戴硬壳的测试外观设计

沿z轴承的合成拉伸气力分别在后肢短时间尺度的开始和40–50%内超过值和最小值。因为在这些时刻,皮肤和肩带二者之间几乎没有横向,拉伸气力的减小提示皮肤和软骨变形的发生,这将在组织当中引起值得注意的拉伸应变并减小皮肤重击的不未确定性。测试结果表明,社但会活动方向上的拉伸气力的个数在后肢短时间尺度的开始附数和 40-50% 内超过瞬时。接数开始时,拉伸气力集当中在可移动衣带的下向外和当西南部,而末期则集当中在上向外和当西南部。在后肢短时间尺度的 40-50% 以上,通过观察到可忽略不计的震荡。硬壳执行器诱发的动气力只不过通过人工智慧肩带和袜子上的相互抑制作用气力传达到保持平衡肢体。如果在专门外观设计载客反复当中硬壳和小腿部的社但会活动只不过匹配,则只能通过观察到衣带和皮肤二者之间的气力完成热量传达。启动时拥护阶段性(后肢短时间尺度的 0-20%)的气力个数小于站立阶段性的其余部分。在启动时拥护阶段性,一个很大的地上反抑制作用气力反之亦然施加到硬壳上,这也通过人工智慧肩带和袜子严重影响了保持平衡肢体。感应衣带受压在手肘上,在负荷拥护阶段性法向气力减小。此外,在臀部离地后转动阶段性的法向气力的个数减小,尽管持续性的速率和个数在受试者二者之间大同小异。此外,当在转动阶段性摇动小腿时,动气力也似乎在硬壳和小腿部二者之间转移。

总之,本研究课题所外观设计的可移动衣带可以检验在专门外观设计载客当中的保持联系使用暴力和保持联系安全及。为下一步特技外观设计发放了参考。

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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