Étude d'assistance à l'exosquelette de hanche motorisé

Un défi important dans la réalisation de la déambulation communautaire avec des exosquelettes est de fournir un système de contrôle adaptatif pour accomplir une grande variété de tâches locomotrices. De nombreux exosquelettes sont aujourd'hui développés sans une compréhension détaillée de l'effet de l'appareil sur le système musculo-squelettique humain. L'étude s'intéresse à explorer la question de savoir comment le système de contrôle affecte la biomécanique humaine, y compris la cinématique, la cinétique et les schémas d'activation musculaire. En optimisant les contrôleurs d'exosquelette basés sur la biomécanique humaine et en adaptant le contrôle en fonction de la tâche, ce travail pourra apporter le plus grand bénéfice aux patients et faire progresser l'état de l'art avec les exosquelettes de hanche d'assistance. Une grande population de patients qui pourraient bénéficier de la technologie d'assistance des membres inférieurs sont les survivants d'un AVC, qui est la population spécifique visée par cette proposition. Une caractéristique commune des survivants d'un AVC qui retrouvent leur capacité à marcher est que les muscles de la hanche sont surchargés en raison d'une faiblesse distale. Les chercheurs proposent d'utiliser un exosquelette de hanche motorisé pour augmenter leur musculature proximale, qui doit produire une puissance de sortie significative dans la plupart des activités de locomotion telles que se lever, marcher et monter des escaliers ou des pentes. Un autre aspect biomécanique des survivants d'AVC est une démarche asymétrique en termes de cinématique, de cinétique et d'activations musculaires. L'équipe de recherche examinera quel type d'assistance à l'exosquelette est le plus bénéfique pour les survivants d'un AVC pour améliorer la déambulation communautaire. L'hypothèse est que puisque la marche est asymétrique, le contrôleur devra être asymétrique pour fournir une assistance optimale pour aider à la mobilité. L'objectif de recherche à long terme du groupe est de créer des exosquelettes d'assistance motorisés qui sont d'une grande valeur pour les personnes souffrant de graves incapacités des membres inférieurs en améliorant les résultats cliniques tels que la vitesse de marche et la capacité de déambulation communautaire. L'objectif global du projet proposé est d'étudier les effets biomécaniques de l'utilisation d'un exosquelette de hanche avec des contrôleurs adaptatifs pour aider les survivants d'un AVC présentant des déficits des membres inférieurs à améliorer leurs capacités de déambulation dans la communauté. L'hypothèse centrale qui sous-tend les deux objectifs est que le contrôle de l'exosquelette qui s'adapte au terrain environnemental améliorera les mesures de mobilité pour les utilisateurs d'exosquelettes humains lors de tâches de déambulation communautaires. La raison en est que, puisque la biomécanique humaine change en fonction de la tâche, les contrôleurs d'exosquelette doivent également optimiser leurs niveaux d'assistance pour correspondre à ce que fait l'humain. Le premier objectif de l'étude proposée est de déterminer l'avantage du contrôle de l'exosquelette qui s'adapte à l'environnement pour améliorer la capacité de déambulation communautaire. L'équipe a déjà conçu et testé de manière approfondie un exosquelette de hanche autonome chez des sujets valides sur un tapis roulant. Les enquêteurs prévoient d'étendre leur cadre de contrôle à la marche au-dessus du sol et d'ajuster l'ampleur de l'assistance et les niveaux de synchronisation pour permettre une locomotion efficace sur les escaliers et les rampes de leur nouveau parc à neige. Les enquêteurs envisagent de comparer un contrôleur qui adapte sa stratégie d'assistance en fonction de la tâche de locomotion à un contrôleur statique en plus de ne pas porter l'exosquelette. L'hypothèse principale pour cet objectif est que le contrôle de l'exosquelette qui s'adapte au terrain environnemental améliorera les paramètres de mobilité tels que la vitesse d'exécution des tâches pour les utilisateurs d'exosquelettes humains lors de tâches de déambulation communautaires. Le résultat attendu de ces objectifs sera une meilleure compréhension des effets biomécaniques et cliniques de l'application de l'assistance de la hanche avec un exosquelette robotique dans les tâches de déambulation communautaire telles que la marche en surface, les rampes et les escaliers. Ce travail servira de point de départ pour une étude planifiée plus large sur l'optimisation des contrôleurs afin d'améliorer la biomécanique chez les personnes à mobilité réduite à l'aide d'exosquelettes autonomes de la hanche motorisés.