Powered Hip Exoskeleton Assistance Study

Yksi merkittävä haaste saavutettaessa yhteisön liikkuminen eksoskeletoneilla on mukautuvan ohjausjärjestelmän tarjoaminen monenlaisten liikkumistehtävien suorittamiseen. Monet eksoskeletonit kehitetään nykyään ilman yksityiskohtaista ymmärrystä laitteen vaikutuksesta ihmisen tuki- ja liikuntaelimistöön. Tutkimus on kiinnostunut tutkimaan kysymystä siitä, kuinka ohjausjärjestelmä vaikuttaa ihmisen biomekaniikkaan mukaan lukien kinemaattiset, kinetiikka ja lihasten aktivaatiomallit. Optimoimalla ihmisen biomekaniikkaan perustuvat eksoskeleton ohjaimet ja mukauttamalla ohjausta tehtävän mukaan, tämä työ pystyy tarjoamaan suurimman hyödyn potilaille ja edistämään uusinta tekniikkaa avustavilla lonkan eksoskeletoilla. Suuri potilaspopulaatio, joka voisi hyötyä alaraajojen aputekniikasta, on aivohalvauksesta selviytyneitä, mikä on tämä ehdotus kohdistuu tiettyyn väestöön. Yksi yleinen ominaisuus aivohalvauksesta selviytyneille, jotka saavat takaisin kykynsä kävellä, on, että lonkkalihakset ovat ylikuormitettuja distaalisen heikkouden vuoksi. Tutkijat ehdottavat moottorikäyttöisen lonkan eksoskeleton käyttöä proksimaalisen lihaksiston vahvistamiseksi, jonka on tuotettava merkittävää tehoa useimmissa liikkumistoiminnoissa, kuten seisomaan, kävelemään ja nousemaan portaissa tai rinteissä. Toinen aivohalvauksesta selviytyneiden biomekaaninen näkökohta on epäsymmetrinen kävely kinematiikassa, kinetiikassa ja lihasaktivaatioissa. Tutkimusryhmä tutkii, millainen eksoskeleton apu on hyödyllisin aivohalvauksesta selviytyneille yhteisön liikkumisen tehostamiseksi. Oletuksena on, että koska kävely on epäsymmetrinen, ohjaimen on oltava epäsymmetrinen tarjotakseen optimaalista apua liikkumisen tukemiseksi. Ryhmän pitkän aikavälin tutkimustavoite on luoda tehokkaita avustavia eksoskeletonlaitteita, jotka ovat erittäin arvokkaita henkilöille, joilla on vakavia alaraajojen vammoja parantamalla kliinisiä tuloksia, kuten kävelynopeutta ja liikkumiskykyä yhteisössä. Ehdotetun projektin yleisenä tavoitteena on tutkia lonkan eksoskeleton ja adaptiivisten säätimien käytön biomekaanisia vaikutuksia alaraajojen vajaatoiminnasta kärsivien aivohalvauksesta selviytyneiden auttamiseksi parantamaan heidän yhteisön liikkumiskykyään. Molempia tavoitteita kattava keskeinen hypoteesi on, että ympäristön maastoon mukautuva eksoskeleton hallinta parantaa ihmisen eksoskeleton käyttäjien liikkuvuusmittareita paikkakunnalla liikkuvissa tehtävissä. Syynä on, että koska ihmisen biomekaniikka muuttuu tehtävän perusteella, myös eksoskeleton ohjaimien on optimoitava avustustasonsa vastaamaan sitä, mitä ihminen tekee. Ehdotetun tutkimuksen ensimmäinen tavoite on määrittää ympäristöön mukautuvan eksoskeleton hallinnan hyöty yhteisön liikkumiskyvyn parantamiseksi. Tiimi on aiemmin suunnitellut ja testannut laajasti autonomisen lonkan eksoskeleton työkykyisillä henkilöillä juoksumatolla. Tutkijat aikovat laajentaa ohjauskehystään maan päällä tapahtuvaan kävelyyn ja virittää avun suuruus- ja ajoitustasot mahdollistaakseen tehokkaan liikkumisen portaiden ja ramppien yli uudessa maastopuistossaan. Tutkijat aikovat verrata ohjainta, joka mukauttaa avustusstrategiansa liikkumistehtävään perustuen staattiseen ohjaimeen sekä joka ei käytä eksoskeletonia. Tämän tavoitteen ensisijainen hypoteesi on, että ympäristön maastoon mukautuva eksoskeleton hallinta parantaa liikkuvuusmittareita, kuten tehtävien suorittamisnopeutta ihmisten eksoskeleton käyttäjien yhteisössä liikkuvissa tehtävissä. Näiden tavoitteiden odotettu tulos on lisääntynyt ymmärrys biomekaanisista ja kliinisistä vaikutuksista, joita käytettäessä lonkka-apua robotilla eksoskeletonilla yhteisössä liikkuvissa tehtävissä, kuten maan päällä kävelyssä, rampeissa ja portaissa. Tämä työ toimii perustana laajemmalle suunnitellulle tutkimukselle ohjaimien optimoinnista parantamaan kävelyvammaisten biomekaniikkaa käyttämällä moottoroidut lonkan autonomiset eksoskeletonit.