Исследование помощи экзоскелета с электроприводом

Одной из серьезных проблем в достижении общественного передвижения с помощью экзоскелетов является создание адаптивной системы управления для выполнения широкого спектра двигательных задач. Многие экзоскелеты сегодня разрабатываются без детального понимания влияния устройства на опорно-двигательный аппарат человека. Исследование заинтересовано в изучении вопроса о том, как система управления влияет на биомеханику человека, включая кинематические, кинетические и мышечные модели активации. Оптимизируя контроллеры экзоскелета на основе биомеханики человека и адаптируя управление в зависимости от задачи, эта работа сможет принести наибольшую пользу пациентам и продвинуться вперед с помощью вспомогательных экзоскелетов бедра. Большой контингент пациентов, которым могут помочь вспомогательные технологии нижних конечностей, — это люди, перенесшие инсульт, на которые нацелено данное предложение. Одной из общих характеристик выживших после инсульта, которые восстанавливают способность ходить, является то, что мышцы бедра перенапряжены из-за их дистальной слабости. Исследователи предлагают использовать экзоскелет бедра с электроприводом для увеличения их проксимальной мускулатуры, которая должна производить значительную выходную мощность в большинстве двигательных действий, таких как вставание, ходьба и подъем по лестнице или склонам. Еще одним биомеханическим аспектом выживших после инсульта является асимметричная походка с точки зрения кинематики, кинетики и мышечной активации. Исследовательская группа изучит, какой вид помощи экзоскелета наиболее полезен для переживших инсульт для улучшения передвижения в обществе. Гипотеза состоит в том, что, поскольку походка асимметрична, контроллер должен быть асимметричным, чтобы обеспечить оптимальную помощь в подвижности. Долгосрочная цель исследования группы состоит в том, чтобы создать вспомогательные экзоскелеты с электроприводом, которые имеют большое значение для людей с серьезными нарушениями нижних конечностей, улучшая клинические результаты, такие как скорость ходьбы и способность передвигаться в обществе. Общая цель предлагаемого проекта заключается в изучении биомеханических эффектов использования экзоскелета тазобедренного сустава с адаптивными контроллерами для оказания помощи выжившим после инсульта с дефицитом нижних конечностей для улучшения их способности к передвижению по месту жительства. Центральная гипотеза, объединяющая обе цели, заключается в том, что управление экзоскелетом, которое адаптируется к окружающей местности, улучшит показатели мобильности для людей, использующих экзоскелет, при выполнении задач общественного передвижения. Обоснование заключается в том, что, поскольку биомеханика человека меняется в зависимости от задачи, контроллеры экзоскелета также должны оптимизировать свои уровни помощи, чтобы соответствовать тому, что делает человек. Первая цель предлагаемого исследования состоит в том, чтобы определить преимущества управления экзоскелетом, который адаптируется к окружающей среде, для улучшения способности к передвижению в сообществе. Ранее команда разработала и тщательно протестировала автономный тазобедренный экзоскелет на здоровых людях на беговой дорожке. Исследователи планируют расширить свою систему управления на ходьбу по земле и настроить величину и временные уровни помощи, чтобы обеспечить эффективное передвижение по лестницам и пандусам в их новом ландшафтном парке. Исследователи планируют сравнить контроллер, который адаптирует свою стратегию помощи на основе задачи передвижения, со статическим контроллером, а также без экзоскелета. Основная гипотеза для этой цели заключается в том, что управление экзоскелетом, которое адаптируется к окружающей среде, улучшит показатели мобильности, такие как скорость выполнения задач для пользователей экзоскелета при выполнении задач общественного передвижения. Ожидаемым результатом этих целей будет более глубокое понимание биомеханических и клинических эффектов применения помощи бедра с помощью роботизированного экзоскелета в задачах общественного передвижения, таких как ходьба по земле, пандусы и лестницы. Эта работа послужит отправной точкой для более широкого запланированного исследования по оптимизации контроллеров для улучшения биомеханики у людей с нарушениями ходьбы с использованием автономных экзоскелетов с приводом от бедра.