paint-brush
Mikä Exoskeleton-teknologia on helpoin lihaksissasi?kirjoittaja@exoself

Mikä Exoskeleton-teknologia on helpoin lihaksissasi?

kirjoittaja Exoself Technology Research4m2025/01/24
Read on Terminal Reader

Liian pitkä; Lukea

Tämä tutkimus paljastaa, että AMTC alentaa merkittävästi hapenottoa ja vuorovaikutuksen vääntömomenttia muihin ohjaimiin verrattuna eksoskeleton-avusteisen kävelyn aikana, mikä parantaa suorituskykyä ja vähentää käyttäjän vaivaa.
featured image - Mikä Exoskeleton-teknologia on helpoin lihaksissasi?
Exoself Technology Research HackerNoon profile picture
0-item

Tekijät:

(1) Mohammad Shushtari, Mekaniikan ja mekatroniikan laitos, Waterloon yliopisto ([email protected]);

(2) Julia Foellmer, Hampurin teknillisen yliopiston mekaniikka- ja meritekniikan osasto ([email protected]);

(3) Sanjay Krishna Gouda, Mekaniikan ja mekatroniikan laitos, Waterloon yliopisto ja Toronto Rehabilitation Institute (KITE), University Health Network ([email protected]).

Linkkitaulukko

Tiivistelmä ja 1 Johdanto

2 tulosta

2.1 Edustavan osallistujan alustavat käsitellyt tiedot

2.2 Kokonaissuorituskykyanalyysi

2.3 Vuorovaikutusmuotokuva-analyysi

2.4 Yksilöllinen sopeutumisstrategia

3 Keskustelu

3.1 Ihmisen sopeutuminen

3.2 IP-analyysin merkitys

4 Johtopäätös

5 menetelmät

5.1 Feedforward-ohjausstrategiat

5.2 Kokeellinen asennus

5.3 Kokeellinen protokolla

5.4 Tietojen analyysi

julistukset

Liite A Täydentävät esimerkkitiedot

Liite B Vertailu luonnolliseen kävelyyn

Viitteet

2.1 Edustavan osallistujan alustavat käsitellyt tiedot


Kuva 2 Osa tyypillisen osallistujan kokeellista dataa; visualisoinnin ja tulkinnan helpottamiseksi on kuvattu oikean lonkan vuorovaikutusmomentti ja yhden lihaksen aktivaatio sekä suhteellinen hapenotto. (A) Keskimääräinen absoluuttinen vuorovaikutusmomentti oikean lonkan kohdalla jokaisella askeleella kullakin ohjaimella ja nopeudella osallistujalle #1. (B) Normaali lihasaktivaatio Gastrocnemius Medialis -bakteerille oikean jalan kohdalla. (C) Suhteellinen hapenottokyky jokaiselle hengitykselle kullekin säätimelle ja nopeudelle. Hapenottokyky on lisääntynyt juoksumaton nopeuden kasvaessa.


Kuva 3 Keskimääräiset suorituskykymittarit kullekin juoksumaton nopeudelle ja ohjaimelle osallistujien kesken. (A) Suhteellisen hapenoton summa jokaisessa nopeudessa kullekin nopeudelle kullekin ohjainlohkolle piirrettynä kunkin osallistujan osalta. Palkit näyttävät kaikkien osallistujien hapenoton summan keskiarvon. Vastaavasti ihmisen ja ulkopuolisen luuston välisen vuorovaikutuksen keskimääräinen absoluuttinen kokonaisarvo ja normalisoitujen lihasten kokonaisponnistus on esitetty kaavioissa (B) ja (C).


2.2 Yleisen suorituskyvyn analyysi

Kuvio 3A esittää osallistujien hapenoton summan kullekin TBC-, HTC- ja AMTC-lohkolle ultrahitaan, hitaan ja kohtalaisen nopean kävelyn aikana. TBC:llä ja AMTC:llä on korkein ja alhaisin aineenvaihduntanopeus kaikilla kävelynopeuksilla. AMTC:n aiheuttama aineenvaihduntanopeus on huomattavasti alhaisempi kuin muilla säätelijöillä ultrahidasassa ja hidassa kävelyssä, jossa AMTC johti 22,9 %±17,1 (Friedman: p <0,03, Wilcoxon signed rank: pT BC,AMT C <0,01) ja 28,7 %±12,7 (Friedman: p <0,005, Wilcoxonin allekirjoitettu sijoitus: pT BC, AMT C <0,003) kokonaishapenoton lasku, vastaavasti. Kokonaiskeskimääräinen absoluuttinen vuorovaikutusmomentti on samalla tavalla esitetty osallistujille kuviossa 3B. AMTC:llä on pienin vuorovaikutusmomentti verrattuna TBC:hen ja HTC:hen, mikä osoittaa vähiten erimielisyyksiä eksoskeleton avun ja käyttäjän toivoman liikkeen välillä. Mitä tulee TBC:hen, AMTC osoittaa 17,1 ± 12,5 %, 12 ± 15 % ja 9,2 ± 7,7 % ihmisen ja luuston välisen kokonaisvuorovaikutuksen vähenemistä ultrahitaassa, hitaassa ja keskinopeassa kävelyssä. Ero on tilastollisesti merkitsevä ultrahitaalla kävelyllä (Friedman: p <0,04, Wilcoxon-merkitty arvo: pT BC, AMT C <0,01). Verrattuna HTC:hen, AMTC osoittaa 19,8 ± 21,1 %, 17,9 ± 10,1 % ja 18,1 ± 9,9 % vähennystä ihmisen ja eksoskeleton kokonaisvuorovaikutuksessa. Nämä erot ovat tilastollisesti merkitseviä hitaan (Fridman: p <0,03, Wilcoxon-merkkinen arvo: pHT C,AMT C <0,004) ja kohtalaisen nopeuden (Fridman: p <0,0008, Wilcoxon-merkkinen arvo: pHT C, AMT C <0,004) tapauksessa. 0,004) kävely. Kuva 3C esittää osallistujien oikean jalan lihasvoiman kokonaismäärän ultrahidas-, hidas- ja keskinopean kävelyn aikana kolmen eri ohjaimen poikki. Luonnollisella kävelyllä ilman ulkopuolista luurankoa on alhaisin lihasvoiman kokonaismäärä verrattuna muihin tapauksiin, joissa ulkoinen luuranko on mukana. Tämä on odotettavissa, sillä eksoskeleton käyttäminen lisää noin 17 kg ylimääräistä painoa kehoon, mikä lisää lihasponnistusta. Kolmesta ohjaimesta TBC:llä on suurin lihasvoiman kokonaisvoima kaikilla nopeuksilla. AMTC:n ja HTC:n kokonaislihasponnistus ovat lähellä kaikissa tapauksissa, kun taas AMTC on hieman pienempi ja korkeampi erittäin hitaissa ja kohtalaisissa nopeuksissa. Mikään tunnistetuista eroista ei ole tilastollisesti merkitsevä.


2.3 Vuorovaikutusmuotokuva-analyysi





Kuva 4 Kunkin ohjainparin keskimääräisen vuorovaikutuksen muotokuvan vertailu. Keskimääräinen vuorovaikutusmuotokuva (IP), joka on kuvattu kunkin osallistujan keskimääräisen lihaksen kokonaisponnistuksen ja ihmisen ja luuston välisen keskimääräisen kokonaisvuorovaikutuksen perusteella laskettuna kussakin ultrahidasassa, hitaasta ja kohtalaisessa kävelyssä TBC→HTC, TBC→ AMTC ja HTC→AMTC, jotka on kuvattu kohdissa (A), (B) ja (C). Keltaiset alueet tarkoittavat aluetta 25 ja 75 prosenttipisteiden välillä.


2.4 Yksilöllinen sopeutumisstrategia





Kuva 5 Interaction Portrait -jakauman vertailu TBC→HTC:n ja TBC→MTBC:n välillä. Vuorovaikutusmuotokuvajakauma HTC- ja AMTC-lohkoille suhteessa keskimääräiseen kokonaislihasponnistukseen ja vuorovaikutuksen kokonaisvääntömomenttiin kaikissa askelissa TBC-lohkon aikana jokaiselle osallistujalle, joka on piirretty kohtalaisen nopeuden kävelylle. Datapisteiden säde normalisoidaan suhteessa kaikkien osallistujien askelten osalta laskettuun enimmäissäteeseen. Osallistujat järjestyvät yhä enemmän kehon painonsa mukaan. Polaariset histogrammit osoittavat kuvattujen pisteiden pitoisuusintensiteetin. Jokainen histogrammin laatikko kattaa π/6 rad.




Tämä paperi on saatavilla arxivissa CC BY-NC-ND 4.0 DEED -lisenssillä.