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le financement de $1,7 millions NIH pour développer le type neuf d'exosquelette actionné pour les membres inférieurs

Dans un effort pour porter l'aide robotisée aux travailleurs, les personnes âgées et plus, une équipe d'Université du Michigan développe un type neuf d'exosquelette actionné pour financé par les membres inférieur par $1,7 millions des instituts de la santé nationaux.

Un dans huit Américains fait face à une invalidité de mobilité, avec la difficulté grave marchant ou escalier s'élevant, mais une solution robotisée pourrait être loin moins encombrante que les procès du plein-fuselage de sci-fi. L'équipe d'UM planification pour développer un système modulaire et actionné d'exosquelette qui pourrait être employé sur une ou les joints multiples des pattes. Le projet de trois ans d'abord étudiera les travailleurs qui se soulèvent et abaisse les objectifs et les personnes âgées qui ont détruit la mobilité avec l'âge. Dans les travaux futurs, l'équipe voudrait inclure des gens avec d'autres invalidités.

« Imagine ajoutant un petit moteur à un curseur de bicyclette-le pédale toujours, mais il y a ce pouvoir supplémentaire de lever des côtes sans briser trop d'une sueur, » a dit le fil Robert Gregg, professeur agrégé d'élém. élect. et ingénierie informatique de projet.

« De même, nous pouvons prendre les supports conventionnels de cheville, de hanche ou de genou utilisés aujourd'hui, ajouter un système spécialisé indépendant de moteur et de trains, et fournir le pouvoir à un joint spécifique à la mobilité d'augmentation. »

Les supports conventionnels, ou l'orthotics, ne peuvent pas activement aider les joints humains pendant des activités provocantes. Des exosquelettes de pointe, d'autre part, sont établis d'une manière dont le rend difficile pour que les usagers déménagent contre le moteur, également connue sous le nom de backdriving le moteur. C'est en partie parce que ces exosquelettes sont habituellement conçus pour remonter le fonctionnement complet d'un membre entier. Partiellement l'assistance des joints spécifiques est un défi différent.

Cependant, une des barrières les plus grandes pour des exosquelettes est qu'ils doivent exactement identifier l'intention de l'usager, et apparie cette intention avec une action correcte. Autrement, l'exosquelette ajoute à l'effort exigé de l'usager.

Il y a un continuum de possibilités humaines de mouvement, des pantins à la marche vers le haut d'une pente légèrement différente. Si l'exosquelette identifie l'activité incorrecte, alors il obtient de la voie de l'être humain. »

Robert Gregg, professeur agrégé d'élém. élect. et ingénierie informatique, Université du Michigan

Il y a deux clavettes au système Gregg et son équipe envisagent compensera ces points faibles : un type plus neuf de moteur et de boîte de vitesses et un genre différent d'algorithme de contrôle.

Le défi avec le moteur fournit assez d'équivalent d'exosquelette de couple-le de muscle force-tandis qu'étant petit et assez léger s'user. Habituellement, ceci est réalisé à l'aide d'un petit moteur qui tourne rapidement et convertissant cette vitesse en couple avec une boîte de vitesses élevé-engrenée. Cette boîte de vitesses le rend dur pour qu'un usager déménage contre le moteur.

L'équipe de Gregg résoudra ce problème à l'aide du plat, les moteurs de type de « crêpe » qui ont été initialement utilisés dans les drones et plus récent ont été utilisés dans le projet de Patte-un d'Open Source du membre de l'équipe qu'Elliott suscitent, professeur adjoint de l'industrie mécanique. Ces moteurs n'ont pas besoin d'autant de trains pour fournir assez de couple pour aider à actionner un être humain, qui les rend faciles à backdrive.

Pour régler le moteur et la boîte de vitesses, l'équipe développera un algorithme de contrôle « tâche-invariable », qui ne se fondera pas sur connaître la tâche que l'usager essaye de compléter afin de fournir effectivement l'aide.

« Vous devez s'assurer que quand vous dites au moteur quoi faire, il ne combat pas l'être humain, mais c'est un défi important parce que vous ne connaissez pas toujours l'intention de l'être humain, » Gregg a dit. Au lieu de prévoir où un être humain déménagera, l'équipe simplifiera le problème et le travail sur modifier comment l'être humain déménage.

« Avec cette méthode, nous pouvons compenser la densité : n'importe où vous déménagez, le moteur peut assister cela. Un autre exemple est inertie : n'importe où vous déménagez, le moteur peut compenser l'inertie de membre pour faciliter le mouvement, » Gregg a dit.

Fonctionnant avec Chandramouli Krishnan, un professeur agrégé de médicament et rééducation matérielle, et Alicia adoptive, un orthotist certifié de prosthetist chez Orthotics d'U-M et prosthétique centrent, l'équipe déterminera les meilleures configurations du système modulaire pour différentes populations. L'équipe étudiera également si le grammage complémentaire du moteur est combinaison utile.

Gregg espère que le projet aura comme conséquence un système bon marché que n'importe quel clinicien pourrait reproduire en l'ajoutant simplement aux orthoses disponibles sur le marché actuels de cheville, de hanche et de genou. Et au delà des travailleurs et des populations de personnes âgées de ce projet, Gregg espère que le système pourrait être utile aux populations grandes qui ont besoin juste d'un morceau, mais ne pas compléter, aide avec obtenir autour.