人与机器人的关节错位,身体互动,以及脚和脚的关节错位的步行动力学评估

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 康复工程 康复工程
• 人与机器人的交互

背景情况:

• 下肢外骨架和骨架对于步行康复至关重要,有助于用户的稳定性和扭矩传输.
• 目前的假肢中的人机接口 (HRi) 往往是有问题的,由于虚假的力量导致不适和高患者放弃率.
• 优化HRi对于有效和舒适地使用步行辅助设备至关重要.

研究的目的:

• 综合评估和比较人类机器人关节错位和行走动力学在三个不同的脚脚节整形 (AFO) 固定设计.
• 评估前额护甲AFO (F-AFO),侧护甲AFO (L-AFO) 和H2外骨架的脚模量 (H2-AFO) 的有效性.
• 确定AFO设计,最大限度地减少HRi的不良影响,并提高步行过程中用户的舒适性.

主要方法:

• 设计了一项实验性协议,以量化关节错位,固定位移和HRi的压力相互作用.
• 用户感知到的舒适度和步态动力学,包括关节角度和时空参数,都在与每个AFO一起行走时被测量.
• 在F-AFO,L-AFO和H2-AFO之间进行了比较分析.

主要成果:

• 与H2-AFO (峰值2.95±0.64厘米,压力3.19-19.78千帕) 相比,F-AFO的垂直失调显著减少 (峰值1.37±0.90厘米) 和较低的接口压力 (中位数0.39-3.12千帕).
• 与H2-AFO和L-AFO (压力8.64-10.83kPa) 相比,F-AFO (p <0.05) 的用户感知舒适度显著更高.
• 所有的AFOs改变了关节动力学 (p < 0.01);H2-AFO额外影响了膝关节角度 (p < 0.01) 和步行时空参数 (p < 0.05).

结论:

• 带有前额护的脚和脚整形,与运动鞋相结合,有效地将人机界面的错位和压力降到最低.
• 这种设计可以提高步行康复活动期间的用户舒适度.
• 通过优化物理接口,F-AFO提供了一个有前途的替代方案,以改善患者遵守和康复结果.