Elektrisk hofteeksoskjelettassistansestudie

En betydelig utfordring med å oppnå ambulasjon i samfunnet med eksoskeletoner er å tilby et adaptivt kontrollsystem for å utføre et bredt spekter av bevegelsesoppgaver. Mange eksoskeletter i dag er utviklet uten en detaljert forståelse av effekten av enheten på det menneskelige muskel- og skjelettsystemet. Studien er interessert i å utforske spørsmålet om hvordan kontrollsystemet påvirker menneskelig biomekanikk, inkludert kinematisk, kinetikk og muskelaktiveringsmønstre. Ved å optimalisere eksoskjelettkontrollere basert på menneskelig biomekanikk og tilpasse kontroll basert på oppgave, vil dette arbeidet kunne gi den største fordelen for pasientene og fremme det siste med assisterende hofteeksoskjeletter. En stor pasientpopulasjon som kan ha nytte av hjelpeteknologi i underekstremiteter er slagoverlevere, som er den spesifikke befolkningen dette forslaget retter seg mot. Et vanlig kjennetegn for slagoverlevere som gjenvinner evnen til å gå, er at hoftemusklene er overbelastet på grunn av distal svakhet. Etterforskerne foreslår å bruke et drevet hofteeksoskjelett for å forsterke deres proksimale muskulatur, som må produsere betydelig kraft i de fleste bevegelsesaktiviteter som å stå opp, gå og gå opp trapper eller bakker. Et annet biomekanisk aspekt ved slagoverlevere er en asymmetrisk gangart når det gjelder kinematikk, kinetikk og muskelaktiveringer. Forskerteamet vil undersøke hva slags eksoskeletonassistanse som er mest fordelaktig for slagoverlevere for å forbedre samfunnets ambulasjon. Hypotesen er at siden gangen er asymmetrisk, må kontrolleren være asymmetrisk for å gi optimal assistanse for å hjelpe til med bevegelighet. Gruppens langsiktige forskningsmål er å skape drevne hjelpemidler for eksoskjelett som er av stor verdi for personer med alvorlige funksjonshemminger i nedre ekstremiteter ved å forbedre kliniske resultater som ganghastighet og ambulasjonsevne i samfunnet. Det overordnede målet med det foreslåtte prosjektet er å studere de biomekaniske effektene av å bruke et hofteeksoskjelett med adaptive kontroller for å hjelpe slagoverlevere med underekstremiteter til å forbedre deres ambulasjonsevner i samfunnet. Den sentrale hypotesen for begge målene er at eksoskjelettkontroll som tilpasser seg miljømessig terreng vil forbedre mobilitetsmålinger for menneskelige eksoskjelettbrukere på ambulasjonsoppgaver i samfunnet. Begrunnelsen er at siden menneskelig biomekanikk endres basert på oppgave, må eksoskjelettkontrollere også optimalisere assistansenivåene for å matche det mennesket gjør. Det første målet med den foreslåtte studien er å bestemme fordelen med eksoskjelettkontroll som tilpasser seg miljøet for å forbedre samfunnets ambulasjonsevne. Teamet har tidligere designet og omfattende testet et autonomt hofteeksoskjelett hos funksjonsfriske personer på en tredemølle. Etterforskerne planlegger å utvide kontrollrammene sine til å gå over bakken og justere assistansestørrelsen og timingnivåene for å muliggjøre effektiv bevegelse over trapper og ramper i deres nye terrengpark. Etterforskerne planlegger å sammenligne en kontroller som tilpasser sin assistansestrategi basert på bevegelsesoppgaver til en statisk kontroller i tillegg til å ikke ha på seg eksoskjelettet. Den primære hypotesen for dette målet er at eksoskjelettkontroll som tilpasser seg miljømessig terreng vil forbedre mobilitetsmålinger som for eksempel fullføringshastighet for menneskelige eksoskjelettbrukere på ambulasjonsoppgaver i samfunnet. Det forventede resultatet av disse målene vil være en økt forståelse av de biomekaniske og kliniske effektene ved bruk av hofteassistanse med et roboteksoskjelett i ambulasjonsoppgaver som går over bakken, ramper og trapper. Dette arbeidet vil tjene som en grunnleggende start for en bredere planlagt studie av optimalisering av kontrollere for å forbedre biomekanikk hos ganghemmede ved bruk av drevne hofteautonome eksoskjeletter.