设计和验证用于儿科膝关节整形的电缆驱动关节执行器
Jason J Wiebrecht1, Jacob A Strick1, Ryan J Farris2
1Center for Rotating Machinery Dynamics and Control, Washkewicz College of Engineering, Cleveland State University, Cleveland, OH 44115.
Journal of biomechanical engineering
|April 7, 2025
概括
一个新的轻型机器人系统,电缆驱动关节系统 (CDJS),为患有下肢损伤的儿童提供了改进的步态康复. 这种新的设备采用定制支架,以进行有效和紧的治疗干预.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 儿科康复儿童康复中心
背景情况:
- 机器人辅助步行康复对于下肢运动障碍儿童至关重要.
- 现有的儿科系统往往是重的,非定制的,并降低了治疗的有效性.
研究的目的:
- 介绍电缆驱动关节系统 (CDJS),这是一种用于儿科步行康复的新型轻型机器人设备.
- 通过提供一个紧和可定制的解决方案来解决当前系统的局限性.
主要方法:
- 开发了一个2.1公斤的执行单元和0.3公斤的关节系统,使用登电缆传输集成与定制支架.
- 进行执行器基板评估,并在模拟中开发/验证执行器模型.
- 在模拟受试者身上进行空中行走跟踪实验.
主要成果:
- 执行器基板测试显示,峰值扭矩为20N·m,带宽为9.7Hz.
- 执行器模型与实验数据有很高的相关性 (R平方=0.95),表明传输效率为72%.
- CDJS在1.37N·m扭矩下协助追踪名义膝盖轨迹的2.56°RMSE.
结论:
- 该CDJS符合儿童步行康复的设计要求.
- 这种轻量级,紧,可定制的机器人系统适合临床试验.
