EXO - UL上肢机械外骨骼系统:从单臂到双臂的发展历程
1. 引言
中风是一个全球性的医疗保健问题,普遍且严重,还会导致残疾。每年约有79.5万人经历新发或复发性中风,每4分钟就有一人死于该疾病。中风后,超过50%的患者患侧上肢会出现轻度至重度无力,通常通过物理疗法来改善手臂和手部的运动技能、力量、速度和协调性。由于缺乏有经验的物理治疗师,工程师和科学家开始研究利用机器实现中风后康复的自动化。
将人类和机器人集成到一个系统中,为健康和残疾人士创造新一代辅助/康复技术提供了绝佳机会。人类拥有自然发展的运动控制算法,但受限于肌肉力量。而大多数患有神经肌肉疾病和中枢神经系统损伤的人,肌肉无力是导致残疾的主要原因。相比之下,机器人操纵器可以执行需要大力的任务,但其人工控制算法在各种模糊条件下缺乏人类那样的灵活性和性能稳定性。因此,将人类和机器人结合成一个由人类控制的集成系统,可能会结合两者的优势找到解决方案。最初的尝试产生了一些类似操纵杆的手持设备,但由于多关节协调更受关注,类似外骨骼的手臂覆盖式机器人成为了康复机器人研究的主要焦点。
研究的目标是设计、构建和研究由人类手臂意图控制的动力外骨骼的集成。具体目标包括:
1. 开发具有8个自由度(DOF)的动力拟人化手臂外骨骼,包括抓握/释放功能。
2. 开发能够融合多个传感器信息并确保外骨骼稳定运行的控制算法。
3. 使用标准化的手臂/手部功能测试评估集成系统的整体性能。
为了实现这些目标,将采用多种实验方案,首先以健康受试者为研究对象,长期目标是评估外骨骼对患有各种神经疾病(如中风、脊髓损伤、肌肉萎缩症和其他神经退行性疾病)的残疾受试者的性能。
这个上肢康复机械外骨
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