Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phát triển và xác minh robot đeo trên cơ thể hỗ trợ sức mạnh cơ bắp với tối ưu hóa các tham số liên kết
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã phát triển một robot đeo trên cơ thể hoạt động dựa trên bộ khung bên ngoài để hỗ trợ chuyển động của các chi trên của người yếu, chủ yếu là 3 bậc tự do (DOF) của vai, 1 bậc tự do của khuỷu tay. Hơn nữa, chúng tôi đã áp dụng một bậc tự do thừa để thiết kế một robot đeo cho chi trên có khả năng theo dõi chính xác chuyển động của các chi trên. Cụ thể, chúng tôi đã áp dụng 4 bộ phận dẫn động vào robot để cung cấp 3 bậc tự do cho vai bằng cách tối ưu hóa sự tương thích giữa các liên kết và phạm vi chuyển động của cơ thể. Thiết kế tối ưu, giúp cải thiện cảm giác khi đeo và đầu vào tín hiệu, giảm thiểu sai số nơi robot và cơ thể được điều chỉnh. Chúng tôi đã gắn một bộ cảm biến tải đa trục để tạo ra tín hiệu ý định chuyển động phát hiện các chuyển động của cơ thể. Theo các phép đo tín hiệu EMG khi chuyển động các chi trên với robot, giá trị RMS giảm so với khi không có robot. Điều này là do sự giảm hoạt động cơ bắp, dẫn đến việc sử dụng sức mạnh cơ bắp nhỏ hơn. Nói cách khác, khi so sánh các chuyển động tương tự, người đeo robot đã sử dụng ít sức mạnh cơ bắp hơn nhờ sự hỗ trợ của robot. Cũng qua phân tích SEF50 của các tín hiệu EMG, chúng tôi đã có thể xác minh rằng sự mệt mỏi cơ bắp đã giảm.
Từ khóa
#robot đeo trên cơ thể #hỗ trợ sức mạnh cơ bắp #bậc tự do #tín hiệu EMG #mệt mỏi cơ bắpTài liệu tham khảo
Kim, M. J., Lee, D. H., Kim, T., Jang, S., Kim, H.-S., et al., “Lower Extremity Exercise of Knee Osteoarthritis Patients using Portable Assistive Robot (Hexar-Kr40p),” Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 15, No. 12, pp. 2617–2622, 2014.
Kim, W., Lee, H., Kim, D., Han, J., and Han, C., “Mechanical Design of the Hanyang Exoskeleton Assistive Robot (Hexar),” Proc. of 14th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS), pp. 479–484, 2014.
Stein, J., Narendran, K., McBean, J., Krebs, K., and Hughes, R., “Electromyography-Controlled Exoskeletal Upper-Limb-Powered Orthosis for Exercise Training after Stroke,” American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, Vol. 86, No. 4, pp. 255–261, 2007.
Kazerooni, H. and Mahoney, S., “Dynamics and Control of Robotic Systems Worn by Humans,” Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 113, No. 3, pp. 379–387, 1991.
Kazerooni, H., Steger, R., and Huang, L., “Hybrid Control of the Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (Bleex),” The International Journal of Robotics Research, Vol. 25, No. 5-6, pp. 561–573, 2006.
Suzuki, K., Mito, G., Kawamoto, H., Hasegawa, Y., and Sankai, Y., “Intention-based Walking Support for Paraplegia Patients with Robot Suit Hal,” Advanced Robotics, Vol. 21, No. 12, pp. 1441–1469, 2007.
Umetani, Y., Yamada, Y., Morizono, T., Yoshida, T., and Aoki, S., “Skil Mate Wearable Exoskeleton Robot,” Proc. of IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, Vol. 4, pp. 984–988, 1999.
Ishii, M., Yamamoto, K., and Hyodo, K., “Stand-Alone Wearable Power Assist Suit-Development and Availability,” Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 17, No. 5, pp. 575–583, 2005.
Tsumugiwa, T., Kamiyoshi, A., Yokogawa, R., and Shibata, H., “Position-Detecting Device for Measurement of Human Motion in Human-Machine Interaction,” Proc. of IEEE/ASMe International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, pp. 1–6, 2007.
Low, K. H., Liu, X., Goh, C. H., and Yu, H., “Locomotive Control of a Wearable Lower Exoskeleton for Walking Enhancement,” Journal of Vibration and Control, Vol. 12, No. 12, pp. 1311–1336, 2006.
Ishii, M., Yamamoto, K., and Hyodo, K., “Stand-Alone Wearable Power Assist Suit-Development and Availability,” Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 17, No. 5, pp. 575–583, 2005.
Ishii, M., Yamamoto, K., and Hyodo, K., “Stand-Alone Wearable Power Assist Suit-Development and Availability,” Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 17, No. 5, pp. 575–583, 2005.
Lee, H., Kim, W., Han, J., and Han, C., “The Technical Trend of the Exoskeleton Robot System for Human Power Assistance,” Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 13, No. 8, pp. 1491–1497, 2012.
Kong, K. and Jeon, D., “Design and Control of an Exoskeleton for the Elderly and Patients,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 11, No. 4, pp. 428–432, 2006.
Tsagarakis, N. G. and Caldwell, D. G., “Development and Control of a ‘Soft-Actuated’ Exoskeleton for Use in Physiotherapy and Training,” Autonomous Robots, Vol. 15, No. 1, pp. 21–33, 2003.
Lee, J. Y., Han, C. S., and Jang, H. Y., “Pattern Generation and Control of a Double Pendulum using a Nonlinear Oscillator,” Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 15, No. 8, pp. 1675–1680, 2014.
Kwon, D. T., “The Effects of a Powered Ankle Exoskeleton for Plantarflexion Torque Assistance for the Elderly,” Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 14, No. 2, pp. 307–315, 2013.
Loh, B. G. and Rosen J., “Kinematic Analysis of 7 Degrees of Freedom Upper-limb Exoskeleton Robot with Tilted Shoulder Abduction,” Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 14, No. 1, pp. 69–76, 2013.
Hong, D. H. and Oh, K. W., “Performance Evaluation of Excavator Control Device with EMG-based Fatigue Analysis,” Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 15, No. 2, pp. 193–199, 2014.
Jang, J. H. and Yim, J. G.., “Human Shoulder Motion Extraction using EMG Signals,” Int. J. Precis. Eng. Manuf., Vol. 15, No. 10, pp. 2185–2192, 2014.