Ein flexibles, tragbares, überzähliges Roboterglied für Patienten mit chronischem Schlaganfall

Zusammenfassung

Dieses Protokoll führt eine flexible, tragbare, überzählige Robotergliedmaße ein, die auf die Unterstützung der Fingerrehabilitation von Schlaganfallpatienten zugeschnitten ist. Das Design enthält einen Biegesensor, um eine nahtlose Mensch-Roboter-Interaktion zu ermöglichen. Die Validierung durch Experimente sowohl mit gesunden Probanden als auch mit Schlaganfallpatienten unterstreicht die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der vorgeschlagenen Studie.

Zusammenfassung

In dieser Studie stellen wir ein flexibles, tragbares, überzähliges Roboterglied vor, das chronischen Schlaganfallpatienten bei der Rehabilitation von Fingern und Greifbewegungen hilft. Das Design dieses innovativen Gliedes ist inspiriert von der Beugung pneumatischer Muskeln und den einzigartigen Eigenschaften der Rüsselspitze eines Elefanten. Es legt großen Wert auf entscheidende Faktoren wie Leichtbau, Sicherheit, Konformität, Wasserdichtigkeit und das Erreichen eines hohen Leistungs-Gewichts-Druck-Verhältnisses. Die vorgeschlagene Struktur ermöglicht es der Robotergliedmaße, sowohl die Hülle als auch die Fingerspitze zu greifen. Die Mensch-Roboter-Interaktion wird durch einen flexiblen Biegesensor erleichtert, der die Fingerbewegungen des Trägers erkennt und sie über eine Schwellensegmentierungsmethode mit der Bewegungssteuerung verbindet. Darüber hinaus ist das System tragbar für den vielseitigen täglichen Einsatz. Um die Wirksamkeit dieser Innovation zu validieren, wurden reale Experimente mit sechs chronischen Schlaganfallpatienten und drei gesunden Probanden durchgeführt. Die Rückmeldungen, die über Fragebögen eingegangen sind, deuten darauf hin, dass der entwickelte Mechanismus ein immenses Potenzial für die Unterstützung von Patienten mit chronischem Schlaganfall bei ihren täglichen Greifaktivitäten darstellt und möglicherweise ihre Lebensqualität und ihre Rehabilitationsergebnisse verbessert.

Einleitung

Nach früheren Untersuchungen¹ gab es im Jahr 2019 weltweit mehr als 100 Millionen Schlaganfallfälle. Etwa zwei Drittel dieser Fälle führten zu halbseitig gelähmten Folgeerkrankungen, und über 80 % der Patienten mit schwerem hemiplegischem Schlaganfall konnten die Hand- und Armfunktion nicht vollständig wiederherstellen². Darüber hinaus wird erwartet, dass die alternde Bevölkerung in den kommenden Jahrzehnten weiter zunehmen wird, was zu einem deutlichen Anstieg der Zahl potenzieller Schlaganfallopfer führen wird. Die anhaltenden Beeinträchtigungen der oberen Extremitäten nach einem Schlaganfall könn....

Protokoll

Dieses Protokoll wurde vom Ethikausschuss des Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology genehmigt. Als Teilnehmer wurden Patienten mit Funktionsstörungen der oberen Extremitäten ausgewählt, die die diagnostischen Kriterien erfüllten und in der Rehabilitationsabteilung, den ambulanten und stationären Abteilungen des Krankenhauses des Autors behandelt wurden. Die Wiederherstellung der motorischen Funktion der Patienten wurde gemäß den Brunnstrom-Erholungsstadien²¹ beurteilt, und Patienten in den Stadien 3-5 wurden ausgewählt, um an den Experimenten teilzunehmen. Von den Patienten, die an der Studie teil....

Ergebnisse

Experimente mit Ausgangskräften
Abbildung 7 zeigt anschaulich den konstruktiven Aufbau und die Abmessungen unseres Aktuators und bietet eine Querschnittsveranschaulichung. Dieser Antrieb besteht aus zwei unterschiedlichen Kammern, die jeweils fünf elegant gekrümmte Luftkammern enthalten. Bemerkenswert ist, dass wir am Ende des Aktuators eine hervorstehende Struktur integriert haben, die an die Rüsselspitze eines Elefanten erinnert und den Greifradius des Aktuators deutlic.......

Diskussion

In dieser Studie wird eine innovative, flexible, tragbare überzählige Robotergliedmaße vorgestellt, die entwickelt wurde, um Patienten mit chronischem Schlaganfall bei der Rehabilitation von Fingern und Greifaufgaben zu unterstützen. Dieses Robotersystem legt Wert auf Portabilität und bietet sowohl Funktionen zum Greifen des Umschlags als auch zum Greifen der Fingerspitzen. Es verfügt über einen flexiblen Biegesensor für eine benutzerfreundliche Steuerung der Mensch-Maschine-Interaktion. Statische Greifexperimente validi.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Luftkompressor	Xinweicheng	F35L-JJ-24V	Stellen Sie die Luftzufuhr für den pneumatischen Greifer
Arduino bereit	Emakefun	Mega 2560	Single-Chip-Mikrocomputer/Datenerfassungskarte
Backpack	Mujin		Integration externer Geräte
Flex Sensor	Spectra Symbol	Flex Sensor 2.2	Flexible Biegesensoren
Netzteil	Yisenneng	YSN-37019200	Stromversorgung
PU-Schnellstecker	Elecall	PU-6	Steckverbinder für PU Rohr
PU-Rohr	Baishehui	ZDmJKJJy	Luftleitungsanschluss
Silikonelastomer	Wacker	ELASTOSIL M4601 A/B	Material des pneumatischen Greifers
Thermostatkammer	Ruyi	101-00A	Konstante Temperatur zur Beschleunigung der Aushärtung von Silikon
Vakuumtrockner	Fujiwara	PC-3	Weitere Entschäumung
Vakuummischen und Entgasungsmaschine	Smida	TMV-200T	Silikon gründlich mischen und entschäumen
lassen Ventil	SMC	NTV1030-312CL	Luftdruck kontrollieren