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iPAM系统患者拒绝接受上肢化疗_lol外围官网

2021年1月6日 - 科技

本文摘要:在NI公司的LabVIEW软件中使用解决方案:为两个自定义机器人搭建双连续实时控制系统,通过与治疗师沟通必须设计的用户界面(UI)来协商和辅助人类手臂运动。人的关节角度不一定用iPAM系统测量,因此利用人体手臂模型必要的逆运动学公式,根据手臂的未知运动数据和机器人相对握持点的方位来估计。

运动

iPAM系统患者拒绝接受上肢化疗运动挑战:开发了一种安全可靠的机器人康复系统,为中风后手臂残疾的患者提供帮助,以帮助化疗手臂的运动、谈判和及时手臂。在NI公司的LabVIEW软件中使用解决方案:为两个自定义机器人搭建双连续实时控制系统,通过与治疗师沟通必须设计的用户界面(UI)来协商和辅助人类手臂运动。LabVIEW环境的模块化使其成为原型设计和我们系统研发的理想自由选择。中风后,康复机构使用重复和有意义的协调运动进行物理治疗,以帮助患者重新学习失去的运动功能。

如果设施资源严重不足,将不会导致患者花足够的时间拒绝康复活动,这可能会允许完全康复的程度。机器人康复系统可以辅助传统的化疗服务,降低康复的强度和频率。机器人设计智能气动手臂运动(iPAM)是一种双机器人系统,旨在为中风引起的上肢运动障碍患者获得重复运动化疗。

IPAM由两个气动机器人组成,以三个驱动旋转关节为特征,在笛卡尔空间控制机器人的继续执行终端。在方便锻炼的时候,机器人握住上肢的方式和治疗师支撑手臂的方式类似:一个机器人握住手腕附近的前臂,另一个机器人握住上臂的中部。矫形器需要支撑手臂,手臂以三个被动旋转维度(DOF)为特征,以保证四肢始终与机器人保持舒适。

理疗师用机器人远端部分引导化疗肢体运动,并记录运动情况。该系统记录施加在手臂上的力和机器人关节的运动。然后,iPAM系统可以校正该运动,以在整个运动过程中帮助患者(如图1所示)。iPAM系统获得的辅助程度可以由理疗师调整。

控制系统的IPAM机器人必须主动获取动力来辅助人类手臂运动。因此,机器人有效协调地工作非常重要,因为肢体脱位或过度用力都可能导致肢体疼痛或受伤。为了做到这一点,我们开发了一种新的控制方案,它围绕人体关节的维度,而不是机器人的笛卡尔端。

我们将人类手臂修改为六个自由度模型,对应于肩膀上的五个自由度(两个开关和三个旋转)和肘部的一个自由度。由于每个机器人可以控制三个自由度,两个机器人可以限制上肢的六个自由度。人的关节角度不一定用iPAM系统测量,因此利用人体手臂模型必要的逆运动学公式,根据手臂的未知运动数据和机器人相对握持点的方位来估计。该公式无法处理来自软组织模块(皮肤、肌肉和矫形填充)的固有测量误差和肩关节运动奇异点。

然而,我们为雅可比特征向量法发展了一个新的递推公式,它是基于手臂正向运动学的,更容易估计。最重要的是,该方法考虑了测量误差和运动奇异性。

为了获得精确的手臂方向估计,在主循环的每次递归中,以500赫兹的频率展开50次正向运动学递归。这明确提出了对大量计算能力的拒绝和对确认的实时拒绝,使得动态控制器享有较低的确定性。通过将每个机器人测量的功率转换到上肢坐标系中,我们可以构建一个管理系统控制方案,在该方案中,我们可以定位上肢的特定关节进行辅助。管理系统控制方案的功能是测量每个人的DOF的扭矩和功率,根据治疗师设定的刚度和阻尼参数调整期望的关节方位。

为了获得高度的帮助(高度刚性的设置),机器人会仔细遵循治疗师的规定动作。这样更适合运动量较小的患者。降低辅助程度(较低的刚性设置)可以减少对规定动作的偏离,这适用于那些在小范围内积极锻炼或患者活动能力提高的患者。

模式中各个关节的辅助可以由独立国家改变,同时保持体育的谈判模式。为NI公司的LabVIEW和接口卡搭建我们的动态模块,搭建iPAM动态控制器,继续执行控制器的信号I/O功能。输出传感器还包括两个六轴功率转换器、六个非接触式旋转传感器、三个用于测量肩部方向的电位计以及几个用于安全电源的数字输出。

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