步态期间健康受试者和偏瘫患者的机器人膝关节外骨骼的概念验证。

- 简称：单侧机器人膝关节外骨骼的概念验证及其对步态对称性影响的评估。

- 材料：研究人员开发了一种膝-踝-足矫形器 (KAFO)，该矫形器由与使用者的膝盖和脚踝对齐的两个关节组成。 它的杆的长度和支架的位置可以根据不同用户的人体测量学进行定制。 膝关节由直流无刷电机 EC-60 flat 408057（Maxon ag，瑞士）和谐波驱动器 CSD-20-160-2AGR（Harmonic Drive LLC，EE.UU.）驱动。 该系统1:60的传动比可实现35Nm的平均扭矩应用。 原型的踝关节保持非驱动且不受限制，使其能够在矢状面上自由运动。 KAFO 的总重量约为 4 公斤。

该原型配备了传感器，可提供用于实时控制的系统变量信息，例如机器人关节的弯曲角度或用户与机器人之间的交互扭矩。 此外，用户的步态运动学由惯性测量单元 (IMU) 测量，双脚与地板的接触由力感应电阻器 (FSR) 测量。

该系统使用自适应频率振荡器来估计对侧肢体的连续步态阶段，并根据两种不同的控制策略同步辅助麻痹腿：(1) 复制健全腿的运动（回声策略）或 (2) 诱导健康麻痹腿的步态模式（模式策略）。 机器人的动作取决于辅助腿的步态阶段：在站立阶段，机器人加强肢体，使由腿和外骨骼组成的系统能够加载用户的重量而不会塌陷，而在摆动阶段，机器人引导根据需要辅助 (AAN) 范例的肢体运动在规定的轨迹周围创建力隧道。

- 程序：受试者被指示在 5 分钟的试验期间以恒定速度在跑步机上行走。 所有受试者进行了四种不同的试验：（1）NoExo：受试者只穿着惯性传感器和鞋垫压力传感器来获取他们的基础运动； (2) 自由：尽管执行器是机械解耦的，但受试者仍穿着外骨骼，因此可以使膝盖自由运动； (3) 回声：设备按照回声控制策略提供步态辅助； (4) 模式：设备按照模式策略提供步态辅助。 在试验期间，患者佩戴了安全带，尽管它不支持任何重量。 在执行试验之前，步态速度由受试者自行选择到一个舒适的水平。 受试者在试验之间至少休息五分钟，以避免从试验到试验的适应和学习效果。

健康受试者也在可变步态速度 (VariableSpeed) 下进行了先前的试验。 他们像在 NoExo 条件下一样在跑步机上行走，尽管步态速度在 1km/h 到 3km/h 之间以 0.2km/h 的步长随机变化至少 15 秒。

- 干预提供者 一名物理治疗师和一名工程师在试验期间在场。 第一个负责评估受试者的基本步态，并在提供帮助时评估他/她的状态。 工程师负责管理设备和记录数据。

两位研究人员都通过直接监督来监测对干预的忠诚度。

• 交付方式 该协议一次提供给一名参与者。 每个患者完成一次协议。
• 地点 Hospital Beata María Ana（西班牙马德里）
• 定制和修改 该协议在应用程序中保持不变。 对患者的唯一适应是为试验选择舒适的步态速度。