В важном шаге вперед исследователи из Бэйханского университета в китайском и Ольборгском Университете в Дании проектировали экзоскелет робота нижней конечности – носимый робот – который показывает естественное движение колена, чтобы значительно улучшить комфорт пациентов и готовность носить его для реабилитации походки.Поскольку команда сообщает об этом обзоре недели Приборов для исследований от AIP Publishing, их автоматизированный экзоскелет предназначен, чтобы помочь пациентам, перенесшим инсульт, усилить свою физическую подготовку, помочь обучению реабилитации парализованных пациентов или помочь тем, кто нуждается в помощи, выполняя ежедневные действия.Роботы экзоскелета не новые – они были изучены экстенсивно, и много проектов сосредоточились на нижних конечностях.
Подход этой команды сосредоточился вместо этого на коленном суставе, одной из самых сложных механических систем в человеческом теле и критически настроенном игроке во время походки.Движение коленного сустава приводится в действие несколькими скелетными мышцами вдоль его суставных поверхностей и его центра шагов вращения. Исследователи задались вопросом, будет ли параллельный механизм, подобный скелетным мышцам, полезен для проектирования бионического коленного сустава.«Наши новые конструктивные особенности параллельный коленный сустав, чтобы улучшить bio-imitability и адаптируемость экзоскелета», объяснил Вэйхай Чен, преподаватель в Школе Бэйханского университета Науки Автоматизации и Электротехники, в Пекине, Китай.
Определенно, экзоскелет команды выявляет гибридную последовательно-параллельную кинематическую структуру, состоящую из 1 степени свободы (финансовый департамент) модуль тазобедренного сустава и модуль коленного сустава с 2 финансовыми департаментами в стреловидном самолете. И плоский параллельный механизм с 2 финансовыми департаментами помогает полностью приспособить движение человеческого колена – предоставление возможности вращения и относительное скольжение.
Прозрачность движения очень важна, нося робот для реабилитации походки. Другими словами: нося экзоскелет, его движение должно быть синхронизировано и согласовываться с естественным движением пациента.«В противном случае это проявляет дополнительные силы на человеческом суставе», сказал Чен. «И эта дополнительная сила вызывает терпеливый дискомфорт и неестественные движения».Таким образом, команда сосредоточилась на бионической механической конструкции, чтобы достигнуть этой цели.
«Чтобы улучшить прозрачность робота, мы изучили структуру человеческого тела, затем построили нашу модель на основе биометрического дизайна экзоскелета нижней конечности», Чен продолжал.Этот дизайн – первое известное использование параллельного механизма в коленном суставе, которое будет подражать скелетным мышцам. «Наш дизайн идет вне решения проблемы прозрачности в коленном суставе – и это – простая структура», добавил Чен. «В отличие от большинства предыдущих экзоскелетов, которые упростили коленный сустав как совместную булавку, наш обеспечивает 2 финансовых департамента, чтобы сделать движение экзоскелета согласовывающимся с естественным движением пациента».
До его заявлений главная роль экзоскелета должна будет помочь погладить или больные повреждением спинного мозга с их реабилитацией.«Мы планируем оптимизировать его, чтобы быть пригодными и обеспечить удобный учебный опыт», сказал Чен. «Наша команда также развивает игры виртуальной реальности, чтобы помочь сделать учебный процесс более приятным».Команда исследует управление их экзоскелетом через electromyography пациентов (EMG) сигнал – который делает запись электрической деятельности, произведенной скелетными мышцами – так, чтобы они были более активно вовлечены в их обучение.
«Мы можем получить намерение движения из электроэнцефалограммы пациента (ЭЭГ) – мозговые сигналы – и использовать его, чтобы непосредственно управлять экзоскелетом», объяснил Чен. «Эти улучшения должны позволить легкий контроль и заставить экзоскелет действовать как часть человеческого тела».Следующий шаг для команды должен сотрудничать с больницами, потому что проверение робота с пациентами может обеспечить критическую обратную связь от пациентов и врачей.
«Мы также хотели бы коммерциализировать его в ближайшем будущем, таким образом, мы будем работать, чтобы сделать знатока появления робота и увеличивать пользовательский интерфейс, чтобы быть более легкими в использовании», отметил Чен.