New actor, sensor, and control strategies can make
robots ‘‘intelligent’’ providing measurement data to assess
the rehabilitation progress, and to gain insight into the
underlying pathology and allowing the patient to actively
participate in the training.
1.2 Rationale for robot-aided arm therapy
One-to-one manually assisted training has several limitations.
The training is labour-intensive, time consuming,
and, therefore, expensive. The disadvantageous consequence
is that the training sessions are often shorter than
required for an optimal therapeutic outcome. Finally,
manually assisted movement training lacks repeatability
and objective measures of patient performance and
progress.
In contrast, with automated, i.e. robot-assisted, arm
therapy, the duration and number of training sessions can
be increased, while reducing the number of therapists
required per patient. A long-term automated therapy
appears to be the only way to make intensive arm training
affordable for clinical use. As the actual version of the
ARMin-robot is still in the prototype phase, safe operation
requires that one therapist supervises the training (c.f.
2.10). In the future, it will be possible that the patient can
be treated by the device with less supervision. Therefore,
the therapist will be able to manage several robotic devices
or he will be able to do other work besides. Thus, personnel
cost can be reduced. Furthermore, the robot provides
quantitative measures, thus, supporting the observation and
evaluation of the rehabilitation progress.
Several groups have proposed robots to assist physiotherapy
and rehabilitation of the upper limbs (see [26, 27]
for review). The devices provide a varying degree of
assistance to the patient’s movements, ranging from no
assistance if the patient has sufficient voluntary control, to
full assistance, where the patient can behave passively.
New control strategies have been introduced that allow the
machine to comply with forces exerted by the patient
enabling new possibilities for rehabilitation while guaranteeing
safety for the patient [4, 27, 28].
1.3 Requirements for a rehabilitation robot
In the design and application of rehabilitation robots,
medical aspects must be taken into account to ensure a
successful training. It is crucial that the robot is adaptable
to the human limb in terms of segment lengths, range of
motion and the number of degrees-of-freedom (DOF). A
high number of DOF allows a wide variety of movements,
with many anatomical joint axes involved. However, this
can make the device complex, inconvenient and expensive.
It remains an open issue to assess how many DOF are
optimal for upper limb rehabilitation. The question is
whether therapeutic outcome can be maximized, if the
robot acts on the entire extremity rather than on single
joints only. To answer this question would require a clinical
study of an enormous sample size performed with
various devices. However, there is evidence that a therapy
focussing on activities of daily living (ADL) not only
increases the patient’s motivation but also yields an
improved therapeutic outcome, compared to therapies
focussing on single joint movements [2, 22, 25, 34]. To
allow ADL training, a robot must be able to move the
patient’s arm in all relevant degrees of freedom and to
position the human hand at any given point in space. This
can be achieved by an end-effector-based robot or by an
exoskeleton-type device.
End-effector-based robots are connected with the
patient’s hand or forearm at one point. From a mechanical
point of view, these robots are easier to realize and thus,
many research groups work with end-effector-based devices
[7, 9, 16]. In contrast, the structure of exoskeleton
robots resembles the human arm anatomy [29]. Consequently,
the arm is attached to the exoskeleton at several
points. Adaptability to different body sizes is easier in an
end-effector-based system, i.e. where the robot moves the
arm by inducing forces only on the patient’s hand. In
contrast, exoskeletal systems are more difficult to adjust,
because each robot link must be adjusted to the corresponding
patient arm segment. However, the advantage of
an exoskeleton system as compared to the end-effectorbased
approach is that the arm posture is statically fully
determined. Torques applied to each joint can be controlled
separately and hyperextensions can be avoided by
mechanical stops. The possibility to control torques in each
joint separately is essential, e.g. when the subject’s elbow
flexors are spastic. This involuntary muscle activation
results in an increased resistance against movements. To
overcome the resistance, elbow torque up to 20 Nm is
necessary (Table 1). This must not induce any reaction
torques or forces in the shoulder joint, which can be
guaranteed by an exoskeleton robot but not by an endeffector-
based one. This is important because the shoulder
girdle is a rather instable joint and the head of the humerus
bone is held in its position by mu
เซ็นเซอร์นักแสดงใหม่และกลยุทธ์ในการควบคุมสามารถทําหุ่นยนต์ ' 'intelligent ' ' ให้ข้อมูลการวัดเพื่อประเมินเพื่อความก้าวหน้าและเพื่อเพิ่มความเข้าใจในพยาธิวิทยาพื้นฐาน และช่วยให้ผู้ป่วยอย่างมีส่วนร่วมในการฝึกอบรม1.2 เหตุผลแขนหุ่นยนต์ช่วยบำบัดหนึ่งในบทเรียนด้วยตนเองฝึกอบรมมีข้อจำกัดหลายประการฝึกอบรมแรงงาน การบริโภคเวลาและ , จึง , แพง ผลพวงที่เสียเปรียบคือการฝึกอบรมมักจะสั้นกว่าที่จำเป็นสำหรับผลการบำบัดที่เหมาะสมที่สุด ในที่สุดชุดฝึกอบรมด้วยตนเองการขาดการเคลื่อนไหวและมีมาตรการในการปฏิบัติผู้ป่วยและความคืบหน้าในทางตรงกันข้าม กับแบบอัตโนมัติ เช่น หุ่นยนต์ช่วย , แขนการรักษา ระยะเวลา และจำนวนของการฝึกอบรมสามารถจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่การลดจำนวนของกระดูกที่จำเป็นต่อผู้ป่วย การรักษาในระยะยาวแบบอัตโนมัติดูเหมือนจะเป็นวิธีเดียวที่จะทำให้การฝึกอาวุธ เข้มข้นราคาไม่แพงสำหรับการใช้ทางคลินิก เป็นรุ่นที่แท้จริงของArmin หุ่นยนต์ยังอยู่ในช่วงงานต้นแบบ , ปลอดภัยต้องที่หนึ่งบำบัด ดูแลฝึกอบรม ( ซี. เอฟ2.10 ) ในอนาคต มันจะเป็นไปได้ว่าผู้ป่วยสามารถจะได้รับการรักษาโดยอุปกรณ์มีการควบคุมน้อย ดังนั้นจิตแพทย์จะสามารถจัดการหุ่นยนต์อุปกรณ์ต่าง ๆหรือเขาจะสามารถทำงานอื่นนอกเหนือจาก ดังนั้น บุคลากรค่าใช้จ่ายจะลดลง นอกจากนี้ หุ่นยนต์ให้มาตรการเชิงปริมาณจึง สนับสนุน การสังเกตการประเมินผลเพื่อความคืบหน้าหลายกลุ่มได้เสนอหุ่นยนต์เพื่อช่วยกายภาพบำบัดและการฟื้นฟูสมรรถภาพของแขนขาส่วนบน ( ดู [ 26 27 ]สำหรับรีวิว ) อุปกรณ์ที่ให้ตามระดับช่วยในการเคลื่อนไหวของผู้ป่วย ตั้งแต่ไม่มีความช่วยเหลือ ถ้าผู้ป่วยมีการควบคุมความสมัครใจเพียงพอ ,ช่วยเหลือเต็มที่ผู้ป่วยสามารถทำตัวอยู่เฉยๆกลยุทธ์การควบคุมใหม่ได้รับการแนะนำที่ให้เครื่องเพื่อให้สอดคล้องกับบังคับนั่นเอง โดยผู้ป่วยเปิดโอกาสใหม่สำหรับการรักษาในขณะที่รับประกันความปลอดภัยสำหรับผู้ป่วย [ 4 , 27 , 28 )1.3 ความต้องการสำหรับการฟื้นฟูที่หุ่นยนต์ในการออกแบบและการประยุกต์ใช้หุ่นยนต์ การฟื้นฟูสมรรถภาพด้าน แพทย์จะต้องพิจารณาเพื่อให้แน่ใจว่าการฝึกอบรมที่ประสบความสำเร็จ มันเป็นสิ่งสำคัญที่หุ่นยนต์จะปรับตัวได้กับแขนของมนุษย์ในแง่ของความยาวส่วนช่วงของเคลื่อนไหวและจำนวนองศาอิสระ ( DOF ) เป็นจำนวนของ DOF ช่วยให้ความหลากหลายของการเคลื่อนไหวร่วมแกนกับหลายที่เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตามสามารถทำให้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน ยุ่งยาก และแพงมันยังคงเป็นปัญหาเปิดประเมิน DOF เท่าไหร่ที่ดีที่สุดสำหรับแขนฟื้นฟู คำถามคือไม่ว่าผลการบำบัดสามารถ maximized ถ้าหุ่นยนต์ทำหน้าที่ในส่วนปลายทั้งหมดมากกว่าเดี่ยวข้อต่อเท่านั้น การตอบคำถามนี้ต้องใช้ทางคลินิกการศึกษามหาศาลขนาดตัวอย่างที่แสดงกับอุปกรณ์ต่าง ๆ อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานว่า รักษามุ่งเน้นกิจกรรมของชีวิตประจำวัน ( ADL ) ไม่เพียงเพิ่มแรงจูงใจของผู้ป่วย แต่ยังให้ผลเป็นปรับปรุงการรักษาผล เทียบกับการบำบัดมุ่งเน้นเดี่ยวการเคลื่อนไหวร่วมกัน [ 2 , 22 , 25 , 34 ] เพื่อให้ฝึกทำ หุ่นยนต์จะต้องสามารถที่จะย้ายผู้ป่วยแขนในองศาที่เกี่ยวข้องทั้งหมดของเสรีภาพและตำแหน่งมือของมนุษย์ใด ๆจุดในพื้นที่ นี้สามารถทำได้โดยหุ่นยนต์ตามสิ้นสุดโต้ง หรือโดยอุปกรณ์ประเภทเปลือก .จบ ( ใช้หุ่นยนต์เชื่อมกับผู้ป่วยมือหรือแขนที่จุดใดจุดหนึ่ง จากเครื่องจักรกลมุมมอง หุ่นยนต์เหล่านี้จะง่ายต่อการเข้าใจ และ ดังนั้นกลุ่มงานวิจัยหลายงานจบ ( ตามอุปกรณ์[ 7 , 9 , 16 ) ในทางตรงกันข้าม , โครงสร้างของโครงสร้างหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ที่แขนกายวิภาคศาสตร์ [ 29 ] จากนั้นแขนแนบกับโครงสร้างที่หลาย ๆจุด การปรับตัวให้เข้ากับขนาดร่างกายที่แตกต่างกันได้ง่ายในโต้งจบระบบพื้นฐาน เช่น ที่ย้ายหุ่นยนต์กระตุ้นพลังแขนเท่านั้นมือของผู้ป่วย ในความคมชัด ระบบ exoskeletal มีมากขึ้นยากที่จะปรับเพราะแต่ละลิงค์ หุ่นยนต์จะต้องปรับให้สอดคล้องกันส่วนแขนผู้ป่วย อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของเป็นโครงสร้างของระบบเมื่อเทียบกับสิ้น effectorbasedวิธีการที่แขนท่าด้วยครบมุ่งมั่น แรงบิดที่ใช้ไปในแต่ละข้อสามารถควบคุมแยกและ hyperextensions สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยหยุดกล ความเป็นไปได้ในการควบคุมแรงบิดในแต่ละข้อต่อแยกเป็นสําคัญ เช่นเมื่อเรื่องของข้อศอกflexors จะสติแตก การเปิดใช้งานกล้ามเนื้อนี้โดยไม่สมัครใจผลลัพธ์ในการเพิ่มความต้านทานต่อการเคลื่อนไหว เพื่อเอาชนะความต้านทานแรงบิดได้ถึง 20 nm เป็นข้อศอกที่จำเป็น ( ตารางที่ 1 ) นี้จะต้องไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาใด ๆแรงบิดหรือกองกำลังในข้อไหล่ ซึ่งสามารถรับประกันโดย เทพชัย หย่อง แต่ไม่โดย endeffector - หุ่นยนต์ตามหนึ่ง นี้เป็นสิ่งสำคัญเพราะไหล่คาดเป็นผู้ที่ค่อนข้างไม่มั่นคง และหัวของกระดูกต้นแขนกระดูกจะจัดขึ้นฉัน
การแปล กรุณารอสักครู่..