Powered Hip Exoskeleton Assistance Study

Jednou z významných výzev při dosahování komunitní ambulace s exoskeletony je poskytnutí adaptivního řídicího systému pro plnění široké škály lokomotorických úkolů. Mnoho exoskeletonů je dnes vyvinuto bez podrobného pochopení vlivu zařízení na lidský pohybový aparát. Studie se zajímá o zkoumání otázky, jak řídicí systém ovlivňuje lidskou biomechaniku včetně kinematiky, kinetiky a vzorců aktivace svalů. Optimalizací ovladačů exoskeletu založených na lidské biomechanice a přizpůsobením řízení na základě úlohy bude tato práce schopna poskytnout pacientům největší přínos a posouvat nejmodernější pomocné exoskelety kyčle. Velká populace pacientů, která by mohla mít prospěch z asistenční technologie pro dolní končetiny, jsou pacienti po cévní mozkové příhodě, což je specifická populace, na kterou se tento návrh zaměřuje. Jednou z běžných charakteristik pacientů, kteří přežili mrtvici, kteří znovu získají schopnost chodit, je přetížení kyčelních svalů v důsledku distální slabosti. Vyšetřovatelé navrhují použít poháněný exoskelet kyčelního kloubu k rozšíření jejich proximálního svalstva, které potřebuje produkovat významný výkon při většině pohybových aktivit, jako je vstávání, chůze a chození do schodů nebo svahů. Dalším biomechanickým aspektem pacientů, kteří přežili mrtvici, je asymetrická chůze z hlediska kinematiky, kinetiky a svalových aktivací. Výzkumný tým prozkoumá, jaký druh pomoci exoskeletonu je nejpřínosnější pro osoby, které přežily mrtvici, pro zlepšení chůze v komunitě. Hypotéza je taková, že vzhledem k tomu, že chůze je asymetrická, ovladač bude muset být asymetrický, aby poskytoval optimální podporu pro podporu mobility. Dlouhodobým výzkumným cílem skupiny je vytvořit poháněná asistenční exoskeletonová zařízení, která mají velkou hodnotu pro jedince s vážným postižením dolních končetin zlepšením klinických výsledků, jako je rychlost chůze a schopnost chodit po komunitě. Celkovým cílem navrhovaného projektu je studovat biomechanické účinky používání exoskeletu kyčle s adaptivními ovladači pro pomoc pacientům po cévní mozkové příhodě s deficitem dolních končetin, aby se zlepšily jejich schopnosti chodit po komunitě. Ústřední hypotéza, která zastřešuje oba cíle, je, že řízení exoskeletu, které se přizpůsobí okolnímu terénu, zlepší metriky mobility pro uživatele lidského exoskeletu při úkolech spojených s chůzí v komunitě. Důvodem je to, že jelikož se lidská biomechanika mění na základě úkolu, kontroloři exoskeletu rovněž potřebují optimalizovat své úrovně pomoci, aby odpovídaly tomu, co člověk dělá. Prvním cílem navrhované studie je určit přínos kontroly exoskeletu, který se přizpůsobí prostředí pro zlepšení schopnosti ambulantní komunity. Tým již dříve navrhl a rozsáhle testoval autonomní exoskelet kyčle u zdravých jedinců na běžícím pásu. Vyšetřovatelé plánují rozšířit svůj řídicí rámec na chůzi po zemi a vyladit úroveň asistence a úrovně načasování, aby umožnili efektivní pohyb po schodech a rampách v jejich novém terénním parku. Vyšetřovatelé plánují porovnat ovladač, který přizpůsobuje svou asistenční strategii založenou na úloze pohybu, se statickým ovladačem a nenosí exoskelet. Primární hypotéza pro tento cíl je, že řízení exoskeletu, které se přizpůsobí okolnímu terénu, zlepší metriky mobility, jako je rychlost dokončení úkolů pro uživatele lidského exoskeletu při úkolech spojených s chůzí v komunitě. Očekávaným výsledkem těchto cílů bude lepší porozumění biomechanickým a klinickým účinkům při použití asistence kyčle s robotickým exoskeletem v komunitních ambulancích, jako je nadzemní chůze, rampy a schody. Tato práce poslouží jako základní začátek pro širší plánovanou studii optimalizace ovladačů pro zlepšení biomechaniky u osob s poruchou chůze pomocí poháněných autonomních exoskeletů kyčle.