132 ንባቦች

አዲስ ጥናት Exoskeletons አሁን ከእርስዎ ጋር የሚስማሙ እንጂ በተቃራኒው እንዳልሆነ ያሳያል

በ Exoself Technology Research4m2025/01/24

በጣም ረጅም፤ ማንበብ

ይህ ጥናት የሰው-ኤክሶስኬልተን መተባበርን ለመገምገም የInteraction Portraits፣ የዋልታ እይታ መለኪያን ያስተዋውቃል። ግኝቶች የመልሶ ማቋቋም እና የኃይል መጨመር ልዩ ስልቶችን ያሳያሉ፣ ተለባሽ ሮቦት አፈጻጸምን ያሻሽላሉ።

featured image - አዲስ ጥናት Exoskeletons አሁን ከእርስዎ ጋር የሚስማሙ እንጂ በተቃራኒው እንዳልሆነ ያሳያል

‘a human wearing an exoskeleton’ Image created by HackerNoon AI Image Generator

ደራሲዎች፡-

(1) መሐመድ ሹሽታሪ፣ የዋተርሉ ዩኒቨርሲቲ የሜካኒካል እና ሜካትሮኒክ ምህንድስና ክፍል ([email protected]);

(2) ጁሊያ ፎልመር፣ ሜካኒክስ እና ውቅያኖስ ምህንድስና ክፍል፣ የሃምቡርግ የቴክኖሎጂ ዩኒቨርሲቲ ([email protected]);

(3) ሳንጃይ ክሪሽና ጎዳ፣ የሜካኒካል እና ሜካትሮኒክስ ምህንድስና ክፍል፣ የዋተርሉ ዩኒቨርሲቲ እና የቶሮንቶ ማገገሚያ ተቋም (KITE)፣ የዩኒቨርሲቲ ጤና ኔትወርክ ([email protected])።

የአገናኞች ሰንጠረዥ

አብስትራክት እና 1 መግቢያ

2 ውጤቶች

2.1 ለውክልና ተሳታፊ የመጀመሪያ ሂደት ውሂብ

2.2 አጠቃላይ የአፈፃፀም ትንተና

2.3 መስተጋብር የቁም ትንተና

2.4 የግለሰብ መላመድ ስልት

3 ውይይት

3.1 የሰው መላመድ

3.2 የአይፒ ትንተና አስፈላጊነት

4 መደምደሚያ

5 ዘዴዎች

5.1 የግብረ-መልስ መቆጣጠሪያ ስልቶች

አባሪ B ከተፈጥሮ የእግር ጉዞ ጋር ማነፃፀር

ዋቢዎች

ረቂቅ

የሰው-ሮቦት አካላዊ መስተጋብር የተጠቃሚን ልምድ ለማመቻቸት፣ የሮቦት አፈጻጸምን ለማሻሻል እና የተጠቃሚን መላመድ በትክክል ለመገምገም ወሳኝ መረጃን ይዟል። ይህ ጥናት የጡንቻ እንቅስቃሴን እና የመስተጋብር ጥንካሬን እንደ ባለ ሁለት አቅጣጫዊ የዘፈቀደ ተለዋዋጭ በመተንተን በታችኛው እጅና እግር exoskeletons ውስጥ የሰው-ሮቦት ትብብርን ለመገምገም አዲስ ዘዴን አስተዋውቋል። የዚህ ተለዋዋጭ ስርጭት በፖላር መጋጠሚያዎች ውስጥ ያለውን ስርጭት የሚያሳይ የInteraction Portrait (IP) እናስተዋውቃለን። ይህን ልኬት የተጠቀምነው በኪነማዊ ግዛት ግብረመልስ ላይ የተመሰረተ እና ልብ ወለድ መጋቢ ተቆጣጣሪ (AMTC) ከኦንላይን ትምህርት ጋር በጊዜ ላይ ከተመሰረተ ተቆጣጣሪ (ቲቢሲ) ጋር ለማነፃፀር ነው ትሬድሚል በተለያየ ፍጥነት ሲራመድ። ከቲቢሲ ጋር ሲነጻጸሩ፣ ሁለቱም HTC እና AMTC የተጠቃሚዎችን መደበኛ የኦክስጂን አቅርቦት በእጅጉ ዝቅ ያደርጋሉ፣ ይህም የተሻሻለ የተጠቃሚ-ኤክስሶስክሌቶን ቅንጅትን ይጠቁማል። የአይፒ ትንተና ይህ መሻሻል በሁለት የተለያዩ የትብብር ስልቶች የመነጨ ነው፣ በባህላዊ የጡንቻ እንቅስቃሴ ወይም በግንኙነት torque ትንታኔዎች ብቻ የማይታወቅ። HTC ተጠቃሚዎች ለ exoskeleton ቁጥጥር እንዲሰጡ ያበረታታል፣ የጡንቻ ጥረት እየቀነሰ፣ ነገር ግን የመስተጋብር ጥንካሬን ይጨምራል፣ exoskeleton የተጠቃሚውን ተለዋዋጭነት ስለሚያካክስ። በተቃራኒው፣ AMTC የተጠቃሚ ተሳትፎን በጡንቻዎች ጥረት እና በመቀነስ የግንኙነቶች ጅረቶችን ያበረታታል፣ ይህም ከተሃድሶ እና የእግር ጉዞ ስልጠና መተግበሪያዎች ጋር በቅርበት በማስተካከል። የአይፒ ደረጃ ዝግመተ ለውጥ የእያንዳንዱን ተጠቃሚ የግንኙነቶች ስትራቴጂ ልማት ግንዛቤን ይሰጣል፣ ይህም የአይ ፒ ትንተና ተለባሽ ሮቦቶች ውስጥ የሰው-ሮቦት መስተጋብርን ለማመቻቸት ልቦለድ ተቆጣጣሪዎችን በማወዳደር እና በመንደፍ ያለውን አቅም ያሳያል።

ቁልፍ ቃላት : Exoskeleton, አካላዊ መስተጋብር, ቁጥጥር

1 መግቢያ

የእርዳታ እና የማገገሚያ ሮቦቲክስ የበለጠ ጠቃሚ የአካል ብቃት እንቅስቃሴ መጠን ለተጠቃሚዎች ሲያቀርቡ ፣ተግባራቸውን እና የህይወት ጥራትን በማሳደጉ የፊዚካል ቴራፒስቶችን የስራ ጫና በመቀነስ ላይ ናቸው [1, 2]. ምንም እንኳን የቅርብ ጊዜ እድገቶች ቢኖሩም ፣ የ exoskeleton እርዳታን ለማሻሻል የሰው-በ-ዘ-ሉፕ ማመቻቸትን ጨምሮ [3-6] ፣እነዚህ የሮቦት ስርዓቶች ለእያንዳንዱ ተጠቃሚ የሚፈለገውን የድጋፍ ደረጃ በትክክል ለማስተካከል አሁንም ውስብስብነት የላቸውም [7, 8] . በባህላዊ ሕክምና ክፍለ ጊዜዎች ውስጥ ለአካላዊ ቴራፒስቶች በደመ ነፍስ የሚደረግ ይህ ግላዊ ንክኪ ለሮቦቶች ፈታኝ ሆኖ ይቆያል። ፈተናው የሚነሳው ምንም እንኳን እንደ ሜታቦሊዝም ወጪ [9, 10], የጡንቻ ማግበር [11], የግንኙነቶች ኃይሎች [12], ምቾት [13], የግንዛቤ ጭነት [14] እና የተጠቃሚ ምርጫዎች (15) የተለዩ የአፈፃፀም አመልካቾች ጥቅም ላይ ይውላሉ. የሰው-ሮቦት አካላዊ መስተጋብር ልዩነቶችን ሙሉ በሙሉ የሚያካትት የተዋሃደ መለኪያ አለመኖር የታችኛው እጅና እግር exoskeleton ድጋፍ ትክክለኛ ማስተካከያ እና ማበጀት እንቅፋት ሆኗል [16] ስለዚህ, ይህ ተግባር ብዙውን ጊዜ የሰው-ኤክሶስኬልቶን አካላዊ መስተጋብርን ለመቆጣጠር በተዘዋዋሪ ግምት ውስጥ በማስገባት ለተለዋዋጭ ተቆጣጣሪዎች ይተላለፋል. የሰው-ኤክሶስኬሌቶን መስተጋብር ቁጥጥር የተጠቃሚውን ልምድ እና የታችኛው እጅና እግር exoskeletonን መልሶ ማቋቋም እና የኃይል መጨመር መተግበሪያዎችን ለማመቻቸት ቁልፍ ሚና ይጫወታል። በኃይል መጨመር ሁኔታዎች ውስጥ ተጠቃሚው ሙሉ ራስን በራስ የመግዛት መብትን ይይዛል፣ እና exoskeleton የተጠቃሚውን ትዕዛዝ በቀጥታም ሆነ በተዘዋዋሪ የሚከታተለው የታለመላቸውን እንቅስቃሴ በመተርጎም ነው። በተጠቃሚው እና በኤክሶስኬሌተን መካከል አለመግባባት በሚፈጠርበት ጊዜ፣ exoskeleton ለተጠቃሚው ጥቅም ሲል መቆጣጠሪያውን መተው አለበት [18፣ 19]። ነገር ግን፣ በመልሶ ማቋቋሚያ እና አጋዥ ኤክሶስክሌትስ አውድ ውስጥ፣ የሰው-ኤክሶስኬልቶን መስተጋብር ቁጥጥር በሁለት ዋና ዋና ነገሮች ምክንያት የበለጠ ፈታኝ ነው። በመጀመሪያ፣ በተጠቃሚው የሚካሄደው እንቅስቃሴ በጡንቻ ወይም በሞተር እክሎች ምክንያት ሁልጊዜ አስተማማኝ አይደለም [20] ይህም በተጠቃሚ-ሮቦት አካላዊ መስተጋብር ላይ የተመሰረተ የዲኮድ ዓላማ ጥራትን ሊጎዳ ይችላል። ሁለተኛ፣ exoskeleton ተጠቃሚው በሚቻልበት ጊዜ በእንቅስቃሴ ውስጥ ያላቸውን ተሳትፎ ከፍ እንዲል እና ተጠቃሚው እንቅስቃሴውን በትክክል ማከናወን በማይችልበት ጊዜ እንዲረዳ ወይም እንዲያስተካክል ማበረታታት አለበት [21፣ 22]። ስለዚህ፣ exoskeleton በመሪ እና በተከታዮች ሚናዎች መካከል ያለችግር መሸጋገር አለበት [23]።

ለሰዎች መጨመር እና ማገገሚያ አፕሊኬሽኖች ተገቢውን የቁጥጥር ስልት ለመወሰን፣የጋራ እንቅስቃሴ ቁጥጥርን በተመለከተ ግለሰቦች ለተወሰኑ የኤክሶስክሌቶን መቆጣጠሪያ ስልቶች እንዴት ምላሽ እንደሚሰጡ አመላካች ሆኖ የሰው-ኤክሶስኬልቶን መላመድን መረዳት በጣም አስፈላጊ ነው። በኃይል መጨመር ውስጥ፣ ትክክለኛው ሁኔታ ተጠቃሚዎች ያለ አካላዊ እንቅስቃሴ እንቅስቃሴን በመምራት በዋናነት የሚያበረክቱበትን ስልት ማላመድን ያካትታል። በተቀነሰ የጡንቻ እንቅስቃሴ ወይም በሜታቦሊክ ፍጥነቶች እንደሚታየው exoskeleton በሰው አካል ላይ የመስተጋብር ጥንካሬዎችን ወይም ኃይሎችን በመተግበር የሰውን አካል የማንቀሳቀስ ሃላፊነት ይወስዳል። በተቃራኒው፣ በመልሶ ማቋቋሚያ፣ ተጠቃሚዎች ብዙውን ጊዜ ጡንቻቸውን እንዲጨምሩ እና በእንቅስቃሴ ቁጥጥር ውስጥ እንዲሳተፉ መመራት አለባቸው። የሰው-ኤክሶስኬልተን መስተጋብር ጅራቶች በዚህ አውድ ውስጥ ድርብ ባህሪን ያሳያሉ። ተጠቃሚው እንቅስቃሴውን በትክክል ሲያከናውን ፣ exoskeleton ተጠቃሚውን በግልፅ መከተል አለበት ፣ ይህም ዜሮ መስተጋብር torques ያስከትላል። ነገር ግን የእንቅስቃሴ እርማት በሚያስፈልግበት ጊዜ የኤክሶስኬልቶን መቆጣጠሪያው ጣልቃ መግባት አለበት. ይህ ጣልቃገብነት እንቅስቃሴውን ለማስተካከል የግንኙነቱን ጥንካሬ መጨመር የሚያስገድድ ግጭት ይፈጥራል። የጡንቻዎች ጥረትም ሆነ የግንኙነቶች ጅራቶች ብቻ ከላይ የተጠቀሱትን ሁኔታዎች ሊለዩ አይችሉም። ለምሳሌ, የጡንቻዎች ጥረት መጨመር ሊነሳ ይችላል

ከሰው-ኤክሶስኬልተን አለመግባባት [20]፣ የሰው ተጠቃሚው በእግር መራመድ ላይ የተሰማራ እና በኤክስስክሌቶን እርዳታ ሳይሆን በሞተር አቅማቸው ላይ እንደሚተማመን ሊያመለክት ይችላል። ስለዚህ, እንደዚህ ባሉ ጉዳዮች ላይ የተለያዩ ተቆጣጣሪዎችን ለማነፃፀር, ከጡንቻዎች ጥረት ጎን ለጎን መስተጋብር ጥንካሬን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል. ዝቅተኛ የመስተጋብር ጥንካሬ ከከፍተኛ ጡንቻ ጥረቶች ጋር ተዳምሮ አካላዊ አለመግባባቶችን አያሳይም ይህም exoskeleton ተጠቃሚውን እየተከተለ እና ተጠቃሚው በትንሹ እርዳታ እየተራመደ መሆኑን ያሳያል። ያለበለዚያ ከፍተኛ መጠን ያለው መስተጋብር ጥንካሬ ከከፍተኛ ጡንቻ ጥረት ጋር ተጠቃሚው እና exoskeleton ተመሳሳይ የተፈለገውን የእንቅስቃሴ ቅጦችን እንደማይጋሩ እና ለመቆጣጠር እየታገሉ መሆናቸውን ያሳያል [23]. ስለዚህ ለኃይል መጨመርም ሆነ ለመልሶ ማቋቋሚያ አፕሊኬሽኖች የመቆጣጠሪያውን ተስማሚነት መወሰን የጡንቻን ጥረት እና የግንኙነቶች ድግግሞሽን በጋራ መተንተን ያስፈልጋል።