IEEE trans:下肢角质层辅助步行时的接触行为监测

2021-10-13 17:20:37 来源:
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有约几十年来,四肢表皮的转变促使了对其安全和性的不可忽视研究成果。根据个人护理人造人的新ISO安全和标准(ISO 13482:2014),用于个人护理的人造人和人造人设备,包含表皮,能够人-人造人密切互动和协同。目同一时间,表皮控制器和硬件建筑设计能够重大的革新,以实现最高水平的安全和;否则,这些表皮会在来进行时载客流程之同一时间对蜥脚类激发不利阻碍,甚至遭受严重伤害。“ReWalk”表皮的安全和性和耐受性都只已针对脊髓损坏患者进行时了评量,并争辩了建筑设计表皮生命时间段时的安全和性和国际金融。四肢表皮致动器激发的能量往往通过刚性以太网传输给其他用户。其他用户的表皮和组织相互间的稳定性差异会造成袖背著指甲缓冲,并由于骨头压缩和安全和背著顺应性而激发较大的作用出力出力。振动对指甲的阻碍以同一时间已经被研究成果过,指甲损坏,如水疱和溃疡,与振动和聚合高度相关。聚合出力是由指甲表面的振动和压出力共同激发的,并减少指甲血管扩张。必须再进一步研究成果来进行时载客流程之同一时间的触及暴出力行为,包含横向和作用出力出力。

在进行时全盘的确实性评量时,信息获取和评量是不可忽视环节的,而人-人造人作用出力的量度对于评量表皮的安全和性和舒适性水平是可靠的。提出了一个压出力射频阵列来量度作用出力压出力。为了检测来进行时坐立革新运动过后的触及暴出力行为,建筑设计了一个具有嵌入式反射镜缓冲和出力射频的电子器件袖背著两组。通过两个出力射频同样量度抵消在袖背著的所有出力,并通过缓冲射频确定指甲与电子器件袖背著相互间的相较缓冲轴向。为了评量交互聚合出力,开发设计了一种新的安全和证明原理,用到四肢表皮的坐立革新运动。

电子器件袖背著两组旨在量度在来进行时来回流程之同一时间作用在袖背著表面的作用出力出力以及其在指甲表面的缓冲。袖背著两组由两个向外组件和一个之同一时间间组件构成。2个高功率射频(ADNS-9800,Avago Technologies,Singapore)和两个三轴出力射频(USL06-H5-50N,Tech Gihan Co.,Japan)内置在之同一时间间组件的之同一时间央塔顶上。在进行时来回测试之同一时间,研究成果了电子器件袖背著的耐用性,包含其检测触及暴出力行为的准确性和能出力。用作人造人传感(MH5F,Yaskawa,Japan)在 x-z 平面上在大块假指甲上移动袖背著两组。革新运动捕捉该系统(MAC 3-D 该系统,Motion Analysis Co., CA USA)。将电子器件袖背著两组连结到传感的侧边执行器上,并将厚度为 15 mm 的马桶指甲上覆盖一些紧身衣的大块织物(厚度:0.35 毫米)。 在进行时功能测试之同一时间,将每个标识的初始位置记录为适当的也就是说,然后获取每个标识在革新运动流程之同一时间与也就是说的相较轴向。由于 M3 连结到袖背著,因此可以给予袖背著的相较轴向。

电子器件两组建筑设计

本测试之同一时间用作了具有四个日立的个性化四肢表皮。举例来进行时来回是稳定的,步幅时间变异最大者。确定控制算法以推选四肢表皮的典型来进行时策略。压出力射频内置在皮包上,用于检测脚后跟碰撞的突然间。然后给予跨步时间,并用作同一时间一个蜥脚类时间段的值来确定紧接著蜥脚类过渡期的来进行时时间有规律。关节角速度由脊柱和膝关节周围的日立提供。。在每条手臂的站立过渡期,脊柱不远处的日立在蜥脚类的 15-45% 的脊柱伸展一段距离上提供角速度时间段,而膝关节不远处的角速度在蜥脚类时间段的 30-60% 内提供了膝关节伸展一段距离的角速度。八名健康男性病患(年龄:24.4±1.2 岁,身型:174.6±2.6 厘米,体重:66.9±4.0 公斤)举办了测试。电子器件袖背著两组被自由选择放置在表皮右手臂部的后侧。

戴著表皮的测试建筑设计

沿z轴的合成聚合出力分别在蜥脚类时间段的开始和40–50%内达致零点和最大者值。因为在这些总能,指甲和箍相互间几乎很难缓冲,聚合出力的减低提示指甲和骨头变形的发生,这将在组织之同一时间引发显著的聚合应变并减低指甲损坏的确实性。测试最有约,革新运动一段距离上的聚合出力的尺寸在蜥脚类时间段的开始靠有约和 40-50% 内达致峰值。接有约开始时,聚合出力集之同一时间在电子器件袖背著的下向外和之同一时间部,而晚期则集之同一时间在上向外和之同一时间部。在蜥脚类时间段的 40-50% 以上,判读到可忽略不计的横向。表皮执行器激发的涡轮引擎总是通过人造人箍和皮包上的作用出力出力传递到坚实四肢。如果在来进行时载客流程之同一时间表皮和四肢的革新运动几乎匹配,则只能判读到袖背著和指甲相互间的出力进行时能量传递。存储拥护过渡期(蜥脚类时间段的 0-20%)的出力尺寸大于站立过渡期的上半部。在存储拥护过渡期,一个很大的地面反作用出力同样抵消到表皮上,这也通过人造人箍和皮包阻碍了坚实四肢。感应袖背著压在手臂部上,在负荷拥护过渡期法向出力减低。此外,在脚趾盘旋后侧向过渡期的法向出力的尺寸减低,尽管短时间内的频率和尺寸在病患相互间有所不同。此外,当在侧向过渡期张开手臂时,涡轮引擎也确实在表皮和四肢相互间转移。

总之,本研究成果所建筑设计的电子器件袖背著可以评量在来进行时载客之同一时间的触及暴出力行为和触及安全和。为下一步靴子建筑设计提供了概述。

X. Wan, Y. Liu, Y. Akiyama and Y. Yamada, "Monitoring Contact Behavior During Assisted Walking With a Lower Limb Exoskeleton," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

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