$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. منهاج تنفيذ التحكم من العصبية بالطاقة Transfemoral الاصطناعية
وقد وضعت على منصة في هذه الدراسة الهندسية لتنفيذ وتقييم التحكم العصبي في الساقين الاصطناعي بالطاقة. وشملت الأجهزة جهاز كمبيوتر سطح المكتب مع وحدة المعالجة المركزية 2.8 غيغاهرتز و 4 غيغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي، ومتعددة الوظائف متن الحصول على البيانات مع كل من التناظرية إلى الرقمية محولات (ADCS) والمحولات الرقمية إلى تناظرية (DACS)، وحدة تحكم المحرك، وأنا الرقمي / الإخراج، وبدلة transfemoral بالطاقة تنميط مصممة في مجموعتنا 12. تم ترقيم المدخلات التناظرية استشعار أول مرة من قبل ADCS والمتدفقة في أجهزة الكمبيوتر المكتبية لمعالجة الإشارات. واستخدمت لجنة المساعدة الإنمائية لإخراج السيطرة لقيادة السيارات في العاصمة بدلة من خلال وحدة تحكم المحرك. واستخدمت الرقمية الإدخال / الإخراج لتمكين / تعطيل وحدة تحكم المحرك. والمربوطة بدلة بالطاقة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية وتشغيله من خلال 24 امدادات الطاقة الخامس.
كان مبرمجا البرنامج في الإعلانالبيئة التطور، ومناسبة لالأجهزة الظاهرية التي تعمل على أجهزة الكمبيوتر المكتبية. واستند بيئة التطوير على الأجهزة الظاهرية، والذي يجمع بين الفعالية سواء برامج المعرفة والأجهزة لتنفيذ منصة مخصصة. باستخدام بنية مخطط كتلة الرسومية، ويمكن مختلفة العقد وظيفة وحدات بسهولة وتنفيذها بكفاءة وتحديثها. من أجل إظهار وظيفة منصة للسيطرة على الانترنت من الأرجل الاصطناعية بالطاقة، تم تنفيذ الرقابة بدلة مصممة مبدئيا على هذه المنصة. تضمن نظام مراقبة وتحكم العصبية وحدة تحكم الفعلية. تتألف وحدة تحكم العصبية لدينا تصميم NMI السابقة استنادا-العصبية والعضلية الميكانيكية الانصهار، الذي اعترف وضع النشاط المستخدم. وحدة تحكم العصبية كوحدة تحكم رفيع المستوى كان متصلا بشكل هرمي مع التحكم بالطاقة الذاتية لانخفاض السيطرة بدلة أطرافهم.
بنية تابعويتضح البرمجيات رول على منصة في الشكل 1 NMI يحتوي على قسمين:. حاليا وحدة التدريب وحدة اختبار عبر الإنترنت. تم تصميم وحدة التدريب حاليا لجمع البيانات والتدريب وبناء المصنفين في NMI. تم preprocessed أولا الأقنية سطح إشارات EMG جمعها والقياسات الميكانيكية ومجزأة في النوافذ المنزلقة المستمر. في كل نافذة، تم استخراج السمات التي تميز أنماط إشارة ثم تنصهر في ناقلات ميزة واحدة. وصفت ناقلات ميزة في كل نافذة مع وسائط النشاط (فئات) ومؤشر المرحلة على أساس الأنشطة من أداء المستخدم بدلة ودول بدلة خلال جمع البيانات والتدريب. ثم استخدمت ناقلات ميزة وصفت لبناء نمط المصنف تعتمد على المرحلة، والذي يحتوي على العديد من المصنفات الفرعية المترابطة مع فردي مراحل. تم حفظ المصنف خلق ونقل إلى وحدة الاختبار عبر الإنترنت لتقييم عبر الإنترنت في وقت لاحق.
واستخدمت وحدة اختبار عبر الإنترنت على التعرف على الانترنت نية حركة المستخدم والتبديل وسائط النشاط في وحدة تحكم الفعلية. تم بث الأقنية العصبية والعضلية والقياسات الميكانيكية في وقت واحد في وحدة الاختبار عبر الإنترنت وتحويلها إلى نواقل الميزة. ثم تم تغذية النواقل ميزة في المصنف تعتمد على المرحلة التي بنيت بالفعل في وحدة التدريب حاليا. استنادا إلى المرحلة الحالية في تحكم الجوهرية، وقد تحولت المناظرة-المصنف الفرعية على استخدام والاعتراف نية للمستخدم. وكذلك آخر المجهزة إخراج تصنيف وأرسلت إلى وحدة تحكم الجوهرية للتبديل وسائط النشاط.
وقد نفذت تحكم مقاومة آلة الدولة محدود (ولايات ميكرونيزيا الموحدة) استنادا لمراقبة الجوهرية من الأرجل الاصطناعية بالطاقة. وحدة تحكم مقاومة ولدت المطلوب عزم الدوران الناتج على مفاصل الركبة. آلة الدولة محدود المعدلة مقاومة مشتركة وفقا لالوضع الحالي للأداء النشاط. للأنشطة تحرك (أي المشي مستوى الأرض ومنحدر الصعود / النسب)، تألف من خمس ولايات ولايات ميكرونيزيا الموحدة المقابلة لخمس مراحل مشية: ثني الموقف (STF)، والإرشاد الموقف (STE)، قبل سوينغ (PSW)، والتأرجح انثناء ( SWF)، والإرشاد البديل (السويد)؛ لمكانة ثابتة، وشملت ولايات ميكرونيزيا الموحدة مرحلتين: تحمل الوزن (WB) وغير الحاملة للوزن (NWB). وقد أثار التحولات بين الدول من قبل قوة رد فعل الارض وموقف مفصل الركبة. تمت السيطرة على الانتقال بين وسائط النشاط الناتج من وحدة الاختبار على الانترنت. لجميع الوحدات الثلاث التي نوقشت أعلاه، واجهة المستخدم الرسومية (GUI) بنيت، مما سمح المجربون في مختبر لضبط بسهولة المعلمات السيطرة، نظام مراقبة الأداء، وإجراء تجارب التقييم.
2. الإعداد التجريبية
- سطح الكهربائي (sEMG)
إشارات EMG السطحية من عضلات الفخذ من مبتوري الأطراف subjectRوسجلت ليالي أطرافهم المتبقية عن طريق نظام الحصول على EMG اللاسلكية؛ 17. شملت عضلات الفخذ المستقيمة الفخذية استهدفت (RF)، laeralis المتسعة (VL)، العضلة المتسعة الإنسية (VM)، العضلة ذات الرأسين الفخذية طويلة (BFL)، سارتوريوس (SAR)، الوترية (SEM)، والمقربة الكبيرة (ADM). من الجدير بالذكر أن تستهدف على وجه التحديد محددة من العضلات ليس من الضروري 8 لأن خوارزمية التعرف على الأنماط المستخدمة في NMI يبحث أنماط تنشيط عضلات متعددة لتتعرف على وضع النشاط. طالما أن معلومات التحكم العصبي العضلي قياس الورك والركبة لمراقبة كافية، محادثات عبر التسجيلات بين EMG يكون له تأثير يذكر على أداء NMI. - وطرح هذا الموضوع لأداء ثني الورك / الإرشاد، والتقريب الورك / اختطاف، ومحاولة لثني / تمديد مفصل الركبة بترت عندما يكون في وضعية الوقوف.
- تقريب وتحديد مواقع مواضع العضلات الكهربائي بواسطة الجس ود فحص التسجيلات EMG.
- تضمين الأقطاب في تصميم واجهة الكهربائي EMG المقبس الجديد، كما هو مبين في الشكل 2، للراحة هذا الموضوع وموثوق بها الاتصال الكهربائي والجلد.
- القياسات الميكانيكية من تعويضات مدعوم
وتنصهر قوات رد فعل الارض الميكانيكية واللحظات التي تقاس خلية الحمل 6 DOF من الصرح الاصطناعية مع إشارات EMG للاعتراف حركة النية في هذا الموضوع. بالإضافة إلى ذلك، والمجهزة مقياس الجهد على مفصل الركبة لقياس زاوية مفصل الركبة وكان على علاقة ترميز إلى العاصمة المحرك لحساب السرعة الزاوية في الركبة. وتستخدم هذه القياسات مثل إشارات ردود الفعل من أجل السيطرة الذاتية. - جبل خلية الحمل ستة درجة-الحرية على الصرح الاصطناعية.
- محاذاة X-المحور، Y-المحور، وZ-محور الخلية الحمل مع الاتجاه الناصف الوحشي والتوجيه الأمامي الخلفي، والاتجاه superoinferior من بدلة، منهالاي.
- إعداد بيئة المختبر
من أجل تقييم السيطرة العصبية للساقين اصطناعيتين بالطاقة على مبتوري الأطراف transfemoral، بنيت عقبة بالطبع في المختبر، كما هو موضح في الشكل 3. شملت بيئة الاختبار الممشى 5 م على التوالي، 4 م منحدر طويل مع الميل زاوية 8 °، ومنصة المستوى مع منحدر بإحكام. على طول الطريق المنحدر، تم تركيب درابزين يد لتعزيز سلامة هذا الموضوع. بالإضافة إلى ذلك، تم توفير نظام السقف السكك الحديدية مع تسخير سقوط اعتقال لحماية الموضوع من السقوط أثناء التجربة.
3. بروتوكول التجريبية
وقد أجريت هذه الدراسة مع موافقة مجلس مراجعة المؤسسية (IRB) في جامعة رود ايلاند وللموافقة المسبقة عن الموضوع المعينين. واحدة من الذكور من جانب واحد transfemoral المبتور (سبب البتر: الصدمة؛ العمر: 57 سنة، مدة البتر: 32 سنةتم تجنيده ق) في هذه الدراسة. بلغت هذه النسبة بين طول العضو المتبقي (تقاس من الحدبة الإسكية إلى نهاية البعيدة للأطرافهم المتبقية) لطول الجانب غير ضعاف (تقاس من الحدبة الإسكية إلى اللقيمة الفخذ) 51٪. موضوع ترتدي المعالجات الدقيقة التي تسيطر عليها الاصطناعية في الركبة خلال التعليق مأخذ الشفط في حياته اليومية. قبل التجربة في هذه الدراسة، تلقى هذا الموضوع عدة دورات تدريبية بقيادة العلاج الطبيعي من أجل السماح لهذا الموضوع للتكيف مع الجهاز بالطاقة ومعايرة مقاومة المطلوب في كل وضع النشاط.
- موضوع التحضير
- قياس هذا الموضوع في الوزن، والطول، وسجل له نوع الجنس والسن.
- وطرح هذا الموضوع لوضع على سرواله القصير في غرفة خاصة إعداد خاصة.
- وضع المجهزة حجم سقوط اعتقال تسخير حول هذا الموضوع ونعلق عليه إلى نظام السقف السكك الحديدية.
- استعدادا لتسجيل EMG
- حدد سبعة مشحونة بالكامل وأجهزة الاستشعار اللاسلكية وEMG قم بتشغيلها.
- وضع أجهزة الاستشعار EMG في المقبس شفط مخصصة في مواقع استعداد. كتابة رقم الطلب من أجهزة الاستشعار وربطها مع مواقع EMG.
- تنظيف البشرة من طرف الشخص المعني المتبقية مع منصات ايزوبروبيل.
- مساعدة هذا الموضوع في ارتداء مأخذ شفط والتحقق من أن يتم إرفاق مأخذ بحزم العضو المتبقي من الموضوع.
- بدوره على الوقت الحقيقي البرمجيات تدفق البيانات EMG التناظرية.
- وطرح هذا الموضوع على أداء الورك الانحناء / الإرشاد، والتقريب الورك / اختطاف، وثني الركبة / تمديد وفحص إشارات EMG للتحقق EMG القطب الاتصال ونقل البيانات.
- المواءمة والمعايرة الأولية من مدعوم الترقيعي الساق
- تعليمات الموضوع إلى البقاء في وضع الوقوف بينما عقد وكر المساعدة.
- إرفاق بدلة بالطاقة إلى المقبس شفط مع اداب الهرمتور. ضبط مجموعة من مسامير تناوب على المحول حتى يتم محاذاة موقف بدلة هندسيا مع المقبس. تم تنفيذ هذا الإجراء من قبل أخصائيي الأطراف الاصطناعية.
- وطرح هذا الموضوع لرفع بدلة بعيدا عن الارض ومعايرة خلية الحمل على الصرح الاصطناعية.
- إرشاد تخضع لممارسة المشي على تضاريس مختلفة (على سبيل المثال، مستوى الأرض، منحدر الصعود، والطريق المنحدر النسب) عند ارتداء الساق الاصطناعية بالطاقة. يستمر هذا الإجراء حتى يشعر بالثقة في هذا الموضوع المشي مع الجهاز بالطاقة وغلة نمط مشية ثابتة في كل أداء النشاط.
- تدريب جمع البيانات لتدريب المصنفات في NMI
- إرشاد هذا الموضوع للوقوف على الموقع بدءا من مسار المشي محددة سلفا، كما هو موضح في الشكل 3.
- بدوره على بدلة بالطاقة وتحميل المعلمات إلى وحدة تحكم الفعلية.
- تشغيل كوم جمع البيانات والتدريببرنامج الحاسوبية وتعيين السيطرة الذاتية إلى وضع الوقوف بالضغط على زر "يقف" على واجهة المستخدم الرسومية (GUI).
- بدء جمع البيانات من خلال النقر على زر "ابدأ تسجيل" على واجهة المستخدم الرسومية. تعليمات الموضوع إلى البقاء في وضعية الوقوف لمدة 5 ثوانى.
- تعليمات الموضوع إلى المشي فوق مستوى الأرض في له / لها مريحة سرعة المشي مختارة ذاتيا؛ في نفس الوقت، انقر فوق الزر "المشي" على واجهة المستخدم الرسومية قبل أخمص القدمين الخروج من المحطة الرائدة في هذا الموضوع، وتعيين عنصر التحكم الجوهرية لوضع المشي مستوى الأرض.
- عندما يكون الموضوع كان يقترب من حافة منحدر الصعود، انقر فوق الزر "منحدر الصعود" على واجهة المستخدم الرسومية قبل أخمص القدمين الخروج من الساق الاصطناعية ندوس على منحدر والتبديل السيطرة الذاتية لزيادة وضع الصعود. للسلامة، والسماح للموضوع لاستخدام اليد حديدي عند المشي على منحدر.
- عندما يأتي هذا الموضوع إلى نهاية المنحدر، انقر فوق الزر "المشي"مرة أخرى قبل الاضراب كعب الساق الاصطناعية يخطو على منصة مستوى والتبديل السيطرة الذاتية بدلة لوضع المشي على مستوى الأرض.
- في نهاية المسار والمشي، وتكليف هذا الموضوع لوقف والبقاء في وضعية الوقوف. في نفس الوقت، انقر فوق الزر "الدائمة" قبل المرحلة موقف ضعف والتبديل السيطرة الذاتية مرة أخرى إلى وضع الوقوف.
- بعد حوالي 5 ثوان، وإنهاء جمع البيانات عن طريق النقر على زر "إيقاف". التسمية جمع البيانات بأنها "بيانات التدريب مجموعة 1".
- كرر الإجراء 3.4.4-3.4.9 عندما يمشي هذا الموضوع في الطريق العكسي مرة أخرى إلى الموقع بدءا؛ والفرق الوحيد هو التحول السيطرة الذاتية لزيادة وضع النسب عندما يمشي هذا الموضوع على منحدر أسفل.
- تكرار 3.4.4-3.4.10 حتى يتم جمع عشر مجموعات البيانات كاملة التدريب. فحص جودة الإشارة من جمعها تدريب مجموعة البيانات.
- يسمح هذا الموضوع لفترة راحة بعد عشره دورة جمع البيانات.
- تدريب المصنفات التعرف على الأنماط في NMI حاليا عبر وحدة التدريب (الشكل 1). استخدام EMG جمعها والإشارات الميكانيكية، وسائط النشاط (فئات) وصفت أثناء إجراء التدريب، والكشف عن مراحل لبناء نمط المصنفات التي تعتمد على المرحلة. حفظ المعلمات من المصنفات تلقائيا في وقت لاحق جلسة الاختبار على الانترنت.
- اختبار عبر الإنترنت من التحكم من العصبية بالطاقة Transfemoral تعويضات
- إرشاد هذا الموضوع للوقوف في نقطة الانطلاق لمسار المشي.
- بدوره على بدلة بالطاقة. تحميل المصنف تدريبهم على الانترنت وحدة الاختبار والمعلمات إلى وحدة تحكم الفعلية.
- إرشاد تخضع لبدء المحاكمات اختبار في وضع الوقوف، ثم الانتقال إلى المشي بشكل مستمر مستوى الأرض، المنحدر المشي، والمشي مستوى الأرض، وأخيرا وقف وإنهاء هذه المحاكمة في نهاية مسار المشي. إرشاد تخضع لتنفيذ كل نشاط بوتيرة مريحة. تسمح فترات الراحة بين التجارب لتجنب التعب.
- خلال كل محاكمة اختبار، وعرض وسائط نشاط بدلة والركبة قراءات زاوية مشتركة على شاشة التلفزيون. حفظ جميع القياسات والمخرجات السيطرة لغرض التقييم في وقت لاحق.
- كرر الخطوات 3.5.1-3.5.4 حتى تنتهي عشرة كاملة المحاكمات الاختبار.