paint-brush
Якая тэхналогія экзашкілета самая лёгкая для вашых цягліц?па@exoself

Якая тэхналогія экзашкілета самая лёгкая для вашых цягліц?

Занадта доўга; Чытаць

Гэта даследаванне паказвае, што AMTC значна зніжае паглынанне кіслароду і крутоўны момант узаемадзеяння ў параўнанні з іншымі кантролерамі падчас хады з дапамогай экзашкілета, павышаючы прадукцыйнасць і памяншаючы намаганні карыстальніка.
featured image - Якая тэхналогія экзашкілета самая лёгкая для вашых цягліц?
Exoself Technology Research HackerNoon profile picture
0-item

Аўтары:

(1) Махамад Шуштары, кафедра машынабудавання і мехатронікі, Універсітэт Ватэрлоо ([email protected]);

(2) Джулія Фёльмер, кафедра механікі і акіянічнай тэхнікі Гамбургскага тэхналагічнага ўніверсітэта ([email protected]);

(3) Санджай Крышна Гаўда, Дэпартамент машынабудавання і мехатронікі, Універсітэт Ватэрлоо і Інстытут рэабілітацыі Таронта (KITE), Універсітэцкая сетка аховы здароўя ([email protected]).

Табліца спасылак

Анатацыя і 1 Уводзіны

2 вынікі

2.1 Першапачатковыя апрацаваныя даныя для рэпрэзентатыўнага ўдзельніка

2.2 Агульны аналіз эфектыўнасці

2.3 Партрэтны аналіз узаемадзеяння

2.4 Індывідуальная стратэгія адаптацыі

3 Абмеркаванне

3.1 Адаптацыя чалавека

3.2 Важнасць аналізу IP

4 Заключэнне

5 Метады

5.1 Стратэгіі апераджальнага кіравання

5.2 Эксперыментальная ўстаноўка

5.3 Пратакол эксперыменту

5.4 Аналіз дадзеных

Дэкларацыі

Дадатак A Дадатковыя прыклады дадзеных

Дадатак Б. Параўнанне з натуральнай хадой

Спасылкі

2.1 Першапачаткова апрацаваныя даныя для рэпрэзентатыўнага ўдзельніка


Мал. 2. Частка эксперыментальных дадзеных тыповага ўдзельніка; для палягчэння візуалізацыі і інтэрпрэтацыі крутоўны момант узаемадзеяння на правым сцягне і актывацыя адной з цягліц праілюстраваны разам з адносным паглынаннем кіслароду. (A) Сярэдні абсалютны момант узаемадзеяння на правым сцягне пры кожным кроку з кожным кантролерам і хуткасцю для ўдзельніка №1. (B) Нармальная актывацыя цягліц ікраножнай сярэдняй мышцы на правай назе. (C) Адноснае паглынанне кіслароду для кожнага ўдыху для кожнага кантролера і хуткасці. Паглынанне кіслароду павялічваецца з павелічэннем хуткасці бегавой дарожкі.


Мал. 3 Сярэднія паказчыкі прадукцыйнасці для кожнай хуткасці бегавой дарожкі і кантролера для ўсіх удзельнікаў. (A) Сума адноснага спажывання кіслароду ўсімі крокамі для кожнай хуткасці ў кожным блоку кантролера, адлюстраваная на графіку для кожнага ўдзельніка. Слупкі паказваюць сярэдняе значэнне сумы паглынання кіслароду ўсімі ўдзельнікамі. Аналагічным чынам, сярэдняе агульнае абсалютнае значэнне ўзаемадзеяння чалавека і экзашкілета і агульнае нармалізаванае цягліцавае высілак адлюстраваны на графіках (B) і (C), адпаведна.


2.2 Агульны аналіз эфектыўнасці

Мал. 3A паказвае суму паглынання кіслароду ўдзельнікамі для кожнага з блокаў TBC, HTC і AMTC падчас звышпавольнай, павольнай і ўмеранай хуткасці хады. TBC і AMTC маюць самы высокі і самы нізкі ўзровень метабалізму пры ўсіх хуткасцях хады адпаведна. Хуткасць метабалізму, выніковая з AMTC, значна меншая, чым у іншых кантралёраў, пры звышпавольнай і павольнай хадзе, дзе AMTC склала 22,9%±17,1 (Фрыдман: p <0,03, рэйтынг Уілкаксана са знакам: pT BC, AMT C <0,01) і 28,7 %±12,7 (Фрыдман: р <0,005, Уілкаксан падпісаў ранг: pT BC, AMT C <0,003) зніжэнне агульнага паглынання кіслароду адпаведна. Агульны сярэдні абсалютны крутоўны момант узаемадзеяння аналагічным чынам паказана для ўдзельнікаў на мал. 3B. AMTC мае самы нізкі крутоўны момант узаемадзеяння ў параўнанні з TBC і HTC, што сведчыць аб найменшым разыходжанні паміж дапамогай экзашкілета і жаданым рухам карыстальніка. Што тычыцца TBC, AMTC паказвае 17,1±12,5%, 12±15% і 9,2±7,7% зніжэння агульнага ўзаемадзеяння чалавека і экзашкілета пры звышпавольнай, павольнай і ўмеранай хуткасці хады адпаведна. Розніца статыстычна значная пры звышпавольнай хадзе (Фрыдман: p <0,04, знакавы ранг Уілкаксана: pT BC, AMT C <0,01). У параўнанні з HTC, AMTC паказвае 19,8±21,1%, 17,9±10,1% і 18,1±9,9% зніжэнне агульнага ўзаемадзеяння чалавека і экзашкілета. Гэтыя адрозненні статыстычна значныя ў выпадку павольнай (Фрыдман: p <0,03, ранг па знаку Уілкаксана: pHT C, AMT C <0,004) і ўмеранай хуткасці (Фрыдман: p <0,0008, ранг па знаку Уілкаксана: pHT C, AMT C < 0,004) хада. Мал. 3C паказвае агульныя намаганні цягліц для правай ногі ўдзельнікаў падчас звышпавольнай, павольнай і ўмеранай хуткасці хады праз тры розныя кантролеры. Натуральная хада без экзашкілета мае самае нізкае агульнае цягліцавае намаганне ў параўнанні з іншымі выпадкамі, у якіх задзейнічаны экзашкілет. Гэта чакаецца, бо нашэнне экзашкілета дадае каля 17 кг дадатковай вагі да цела, што прыводзіць да большага мышачнага напружання. Сярод трох кантролераў TBC мае самае высокае агульнае мышачнае высілак на ўсіх хуткасцях. Агульныя мышачныя намаганні AMTC і HTC блізкія ва ўсіх выпадках, у той час як AMTC крыху ніжэй і вышэй на звышмалых і ўмераных хуткасцях адпаведна. Ні адно з выяўленых адрозненняў не з'яўляецца статыстычна значным.


2.3 Партрэтны аналіз узаемадзеяння





Малюнак 4. Параўнанне сярэдняга партрэта ўзаемадзеяння для кожнай пары кантролераў. Сярэдні партрэт узаемадзеяння (IP), адлюстраваны ў адпаведнасці з сярэднім агульным высілкам цягліц і сярэднім агульным узаемадзеяннем чалавека і экзашкілета для кожнага ўдзельніка, вылічаным пры кожнай з звышпавольнай, павольнай і ўмеранай хуткасці хады для TBC→HTC, TBC→ AMTC і HTC→AMTC, паказаныя на (A), (B) і (C) адпаведна. Жоўтыя вобласці абазначаюць вобласць паміж 25 і 75 працэнтылямі.


2.4 Індывідуальная стратэгія адаптацыі





Малюнак 5. Параўнанне размеркавання партрэта ўзаемадзеяння паміж TBC→HTC і TBC→MTBC. Партрэтнае размеркаванне ўзаемадзеяння для блокаў HTC і AMTC адносна сярэдняга агульнага мышачнага намагання і агульнага крутоўнага моманту ўзаемадзеяння на ўсіх кроках падчас блока TBC, нанесенага на графік для кожнага ўдзельніка для хады з умеранай хуткасцю. Радыус кропак даных нармалізуецца адносна максімальнага радыусу, вылічанага для ўсіх крокаў удзельнікаў. Удзельнікі расстаўляюцца ў залежнасці ад масы цела. Палярныя гістаграмы паказваюць інтэнсіўнасць канцэнтрацыі намаляваных кропак. Кожны бін гістаграмы ахоплівае π/6 рад.




Гэты дакумент даступны на arxiv пад ліцэнзіяй CC BY-NC-ND 4.0 DEED.