设计,开发和评估一个新的肩部幻影测试台,用于分析可穿戴外骨的相互作用力和可触及性

科学领域:

• 生物力学和机器人技术
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 可穿戴的外骨架对于人类的康复,援助和增强至关重要.
• 目前在人类志愿者身上对上肢外骨进行测试,由于轴 misalignment,造成关节应变的风险,特别是在肩部.

研究的目的:

• 为实时外骨架测试设计和开发一种新的人类肩膀幻影.
• 为了能够准确地评估外骨的性能,相互作用力,以及可以在没有人类主题的情况下到达的工作空间.

主要方法:

• 开发了一个带有3-DOF被动肩带和7-DOF关节机制的肩部幻影 (6个被动翻转,1个主动镜).
• 集成的弹负载被动接头与角度传感器和定制的三轴力传感器用于相互作用力测量.
• 分析了幻影可达到的工作空间,并通过比较辅助臂部提升过程中的相互作用力来验证其性能.

主要成果:

• 幻影成功地模仿了复杂的肩膀运动,包括部头部翻译.
• 该设备准确地测量了人体外骨相互作用力.
• 验证表明,常规测试和幻影辅助测试之间的相互作用力相当.

结论:

• 开发的人类肩部幻影为测试上肢外骨架提供了安全有效的替代方案.
• 这种幻影使实时性能评估更容易,降低了与人类受试者测试相关的风险.
• 该设备增强了可穿戴外骨技术的开发和验证过程.