ハイブリッド駆動の足首リハビリテーションロボットの設計と運動制御分析

科学分野:

• リハビリテーション医療におけるロボット工学
• バイオメカニクスと補助技術
• 物理療法における人間とロボットの相互作用

背景:

• 既存の足首リハビリテーションロボットは 軌道を正確に追跡し 一貫した力行使に 苦労しています
• 多軸足首の動きの制御と適応性を向上させる 先進的なロボットシステムが必要です
• 現在の技術は,リハビリテーションを受けている患者の個々の生理学的違いを適切に扱えないかもしれません.

研究 の 目的:

• 足首のリハビリテーションを向上させるための新しいハイブリッド駆動の足首ロボット (ARAA) を紹介する.
• ロボット・アシスタント・セラピーにおける 多軸足首の動きの滑らかさと制御を向上させるため
• 患者の様々なニーズと生理学的変化に対応できる再構成可能なシステムを開発する.

主な方法:

• ARAAは,X軸とY軸のアクチュエーションとZ軸の動きのためのサーボモーターを使用しています.
• プロポーション・インテグラル・デリバティブ (PID) ベースの姿勢制御装置は,トレーニング中に正確な運動制御を保証します.
• 再構成可能なメカニズムは,個々の患者のニーズに合わせて運動パラメータを調整することができます.

主要な成果:

• 予備試験では,単軸および多軸トレーニングプロトコルの実行が成功していることが示されました.
• システムは低軌道の追跡エラーを達成した (RMSD/NRMSD:X軸 0.0164/2.73,Y軸 0.007/1.9,Z軸 0.0012/0.31 rad).
• 空気筋の力の適用は,前もって定義された軌跡と密接に一致し,力の制御の高精度を示しています.

結論:

• ハイブリッド駆動のARAAは 制御された足首トレーニングの要求を効果的に満たし 精度と適応性を高めています
• このロボットシステムは 足首のリハビリテーション技術における 重要な進歩を表しています
• ARAAは 患者の回復と機能回復に より効率的で 適応可能な解決策を提供します