Studio sull'assistenza dell'esoscheletro dell'anca potenziato

Una sfida significativa nel raggiungere la deambulazione comunitaria con esoscheletri è fornire un sistema di controllo adattivo per svolgere un'ampia varietà di compiti locomotori. Molti esoscheletri oggi vengono sviluppati senza una comprensione dettagliata dell'effetto del dispositivo sul sistema muscoloscheletrico umano. Lo studio è interessato a esplorare la questione di come il sistema di controllo influisce sulla biomeccanica umana, compresi i modelli cinematici, cinetici e di attivazione muscolare. Ottimizzando i controller dell'esoscheletro basati sulla biomeccanica umana e adattando il controllo in base all'attività, questo lavoro sarà in grado di fornire il massimo vantaggio ai pazienti e far progredire lo stato dell'arte con gli esoscheletri dell'anca di assistenza. Un'ampia popolazione di pazienti che potrebbe trarre beneficio dalla tecnologia assistiva per gli arti inferiori è costituita dai sopravvissuti all'ictus, che è la popolazione specifica a cui si rivolge questa proposta. Una caratteristica comune dei sopravvissuti all'ictus che riacquistano la capacità di camminare è che i muscoli dell'anca sono sovraccaricati a causa della debolezza distale. Gli investigatori propongono di utilizzare un esoscheletro potenziato dell'anca per aumentare la loro muscolatura prossimale, che deve produrre una potenza significativa nella maggior parte delle attività di locomozione come alzarsi in piedi, camminare e salire le scale o i pendii. Un altro aspetto biomeccanico dei sopravvissuti all'ictus è un'andatura asimmetrica in termini di cinematica, cinetica e attivazioni muscolari. Il team di ricerca esaminerà quale tipo di assistenza esoscheletrica è più vantaggiosa per i sopravvissuti all'ictus per migliorare la deambulazione comunitaria. L'ipotesi è che poiché l'andatura è asimmetrica, il controller dovrà essere asimmetrico per fornire un'assistenza ottimale per aiutare nella mobilità. L'obiettivo di ricerca a lungo termine del gruppo è quello di creare dispositivi esoscheletrici assistivi alimentati che siano di grande valore per le persone con gravi disabilità degli arti inferiori, migliorando i risultati clinici come la velocità di deambulazione e la capacità di deambulazione della comunità. L'obiettivo generale del progetto proposto è studiare gli effetti biomeccanici dell'utilizzo di un esoscheletro dell'anca con controller adattivi per assistere i sopravvissuti a ictus con deficit degli arti inferiori per migliorare le loro capacità di deambulazione comunitaria. L'ipotesi centrale che sovrasta entrambi gli obiettivi è che il controllo dell'esoscheletro che si adatta al terreno ambientale migliorerà le metriche di mobilità per gli utenti di esoscheletri umani nelle attività di deambulazione della comunità. La logica è che poiché la biomeccanica umana cambia in base all'attività, anche i controllori dell'esoscheletro devono ottimizzare i loro livelli di assistenza per adattarsi a ciò che sta facendo l'essere umano. Il primo obiettivo dello studio proposto è determinare il beneficio del controllo dell'esoscheletro che si adatta all'ambiente per migliorare la capacità di deambulazione della comunità. Il team ha precedentemente progettato e ampiamente testato un esoscheletro autonomo dell'anca in soggetti normodotati su un tapis roulant. Gli investigatori hanno in programma di estendere la loro struttura di controllo alla camminata sul terreno e regolare l'entità dell'assistenza e i livelli di temporizzazione per consentire una locomozione efficiente su scale e rampe nel loro nuovo parco terreno. Gli investigatori intendono confrontare un controller che adatta la sua strategia di assistenza basata sull'attività di locomozione a un controller statico e non indossa l'esoscheletro. L'ipotesi principale per questo obiettivo è che il controllo dell'esoscheletro che si adatta al terreno ambientale migliorerà le metriche di mobilità come la velocità di completamento delle attività per gli utenti di esoscheletri umani nelle attività di deambulazione della comunità. Il risultato atteso di questi obiettivi sarà una maggiore comprensione degli effetti biomeccanici e clinici nell'applicazione dell'assistenza dell'anca con un esoscheletro robotico in compiti di deambulazione di comunità come camminare fuori terra, rampe e scale. Questo lavoro servirà come punto di partenza fondamentale per uno studio pianificato più ampio sull'ottimizzazione dei controller per migliorare la biomeccanica nelle persone con problemi di deambulazione utilizzando esoscheletri autonomi dell'anca alimentati.