1.4 Patient cooperative arm therapy

1.4 Patient cooperative arm therapy and specific
research aims
Since the therapy progress depends on training intensity
and training duration, the motivation of the patient turns
out to be a key factor for an efficient rehabilitation [14].
The patient needs to get motivated to contribute actively to
the movement, which may enhance recovery. In addition,
to make longer training duration and more training sessions
possible, it is crucial that the patient enjoys the therapy,
stays concentrated, and does not get bored.
The so called ‘‘cooperative arm therapy’’ discussed in
this paper takes into account the following key aspects that
motivate the patient: (1) the device stimulates the three
most important sensory modalities of the patient, i.e. the
haptic, visual and auditory senses and (2) the robot and
the patient cooperate and interact, i.e. the robot assists the
patient just as much as needed to perform a particular
movement task.
While many clinical studies (see [26] for review) have
been conducted with end-effector-based robots with limited
possibilities to control position and orientation of the
human arm in the three-dimensional space, not much
clinical evidence has been reported from work with actuated
arm-exoskeleton robots. The key aspects of this project
are that the ARMin device allows precise joint
actuation and 3D movement of the arm, that the device
allows to work in ‘‘patient cooperative’’ control modes and
that the device includes a comprehensive audiovisual user
interface.
2 Methods
2.1 Specifications
Training of ADL includes tasks like eating, drinking,
combing hair, etc. For most of these ADL tasks, the hand
has to reach a point in space, grasp an object, and then
control position and orientation of the object until the task
is completed. Therefore, the robot must be able to support
movements of the shoulder, the elbow, and the wrist.
Approximating the shoulder by a three-DOF ball-andsocket
joint, and allowing elbow flexion/extension, pro/
supination of the lower arm and wrist flexion/extension,
results in a device with at least six active DOF. To simplify
the task, our first prototype was built only with four active
DOF supporting the movements of the shoulder joint and
elbow flexion/extension.
The range of motion (ROM) must match as close as
possible the ROM of the human arm [35]. In order to obtain
a satisfactory control performance of patient-cooperative
control strategies, which are based on impedance and
admittance architectures, the robot must have low inertia,
low friction and negligible backlash. Furthermore, the
motor/gear unit needs to be back drivable. Back-driveability
is required for good performance of the impedance
control [10–12] and it is advantageous for the safety of
exoskeleton robots (cf. 2.10).
The required velocities and accelerations have been
determined by measuring the movements of a healthy
subject during two ADL tasks (eating soup and manipulating
a coffee cup). These values served as inputs for a
simple dynamic model applied to estimate the required
joint torques. In order to ensure that the robot will be strong
enough to overcome resistance from the human against
movements due to spasms and other complications that are
difficult to model, rather high values have been selected
(Table 1). The required end-point payload is 1 kg and endpoint
position repeatability is 10 mm. These values allow
manipulation of objects like a coffee cup.
Furthermore, it is required that the robot is easy to
handle and that safety is always guaranteed for both patient
and therapist.
2.2 Kinematics
A semi-exoskeleton solution has been selected for the
mechanical structure of the robot called ARMin (Fig. 1).
The robot is fixed via an aluminium frame at the wall with
the patient sitting in a wheelchair, placed beneath. The
patient’s torso is fixed to the wheelchair with straps and
bands (Fig. 8). ARMin comprises four active and two
passive DOF in order to enable elbow flexion/extension
and spatial shoulder movements [24]. The distal part is
characterized by an exoskeleton structure, with the
patient’s lower and upper arm placed inside orthotic shells.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1.4 เฉพาะและแขนร่วมผู้ป่วยบำบัดมีจุดมุ่งหมายของการวิจัยเนื่องจากความคืบหน้าของการรักษาขึ้นกับความเข้มของการฝึกอบรมและระยะเวลาการฝึกอบรม แรงจูงใจของผู้ป่วยจะออกจะเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการฟื้นฟูที่มีประสิทธิภาพ [14]ผู้ป่วยต้องได้รับแรงบันดาลใจให้มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันการเคลื่อนไหว ซึ่งอาจเพิ่มการกู้คืน นอกจากนี้ระยะเวลาอบรมนานและอบรมเพิ่มเติมเป็นไปได้ มันเป็นสิ่งสำคัญที่ผู้ป่วยตลอดการรักษายังคงเข้มข้น และได้รับความเบื่อเรียกว่า ''แขนร่วมบำบัด '' ที่กล่าวถึงในกระดาษนี้จะพิจารณาประเด็นที่สำคัญต่อไปนี้ที่จูงใจผู้ป่วย: (1) อุปกรณ์กระตุ้นสามสำคัญที่สุดทางรังสีของผู้ป่วย เช่นการความรู้สึกสัมผัส ภาพ และเสียงและ (2) หุ่นยนต์ และความร่วมมือผู้ป่วย และการโต้ตอบ เช่นหุ่นยนต์ช่วยการผู้ป่วยเพียงเท่าที่จำเป็นในการดำเนินการเฉพาะงานเคลื่อนไหวในขณะที่มีการศึกษาทางคลินิกมากมาย (ดู [26] สำหรับรีวิว)ดำเนินการกับปลาย effector ใช้หุ่นยนต์จำกัดการควบคุมตำแหน่งและแนวทางของการแขนมนุษย์ในพื้นที่สามมิติ ไม่มากหลักฐานทางคลินิกมีรายงานจากที่ทำงานด้วยแรงหุ่นยนต์แขนโครงกระดูกภายนอก ลักษณะสำคัญของโครงการนี้ว่า อุปกรณ์ ARMin ช่วยให้แม่นยำร่วมactuation และ 3D เคลื่อนไหวของแขน ที่อุปกรณ์ช่วยให้การทำงานใน ''ป่วยร่วม '' ควบคุมโหมด และว่า อุปกรณ์รวมถึงครอบคลุมผู้ใช้โสตอินเตอร์เฟซวิธีที่ 22.1 ข้อกำหนดการฝึกอบรมของ ADL มีงานเช่นกิน ดื่มผม combing ฯลฯ ส่วนใหญ่งาน ADL มือของมีการเข้าถึงจุดในพื้นที่ จับวัตถุ และจากนั้นควบคุมตำแหน่งและทิศทางของวัตถุจนถึงงานเสร็จสมบูรณ์แล้ว ดังนั้น หุ่นยนต์ต้องสามารถสนับสนุนความเคลื่อนไหว ของไหล่ ข้อศอก ข้อมือใกล้เคียงไหล่ โดย andsocket ลูกสามกรมร่วม และช่วยให้ข้อศอกงอ/นามสกุล โป /supination แขนล่างและงอข้อมือ/นามสกุลผลในอุปกรณ์ที่มีหกกรมใช้งาน เพื่อให้ง่ายงาน สร้างต้นแบบแรกของเราเท่ากับการใช้งาน 4กรมสนับสนุนการเคลื่อนไหวของข้อต่อไหล่ และข้อศอกงอ/นามสกุลต้องการตรงกับช่วงของการเคลื่อนไหว (ROM) เป็นใกล้เคียงที่ได้รอมของแขนมนุษย์ [35] เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานควบคุมเป็นที่พอใจของผู้ป่วยสหกรณ์ควบคุมกลยุทธ์ ซึ่งเป็นไปตามความต้านทาน และสถาปัตยกรรมเข้ามา หุ่นยนต์ต้องมีความเฉื่อยต่ำแรงเสียดทานต่ำและฟันเฟืองเล็กน้อย นอกจากนี้ การหน่วยมอเตอร์/เกียร์ต้องเป็น drivable กลับ สมรรถนะการขับขี่หลังจำเป็นสำหรับประสิทธิภาพที่ดีของความต้านทานการ[10-12] การควบคุมและจะเป็นประโยชน์สำหรับความปลอดภัยของหุ่นยนต์ของโครงกระดูกภายนอก (เทียบ 2.10)การเร่งและความเร็วที่จำเป็นกำหนด โดยการวัดการเคลื่อนไหวของการมีสุขภาพดีเรื่องระหว่างสองงาน ADL (การรับประทานซุป และการจัดการถ้วยกาแฟ) ค่าเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอินพุตสำหรับการรุ่นแบบไดนามิกง่ายที่ใช้ในการประเมินที่จำเป็นtorques ร่วม เพื่อให้แน่ใจว่า หุ่นยนต์จะแข็งแรงพอที่จะเอาชนะการต่อต้านจากมนุษย์กับเนื่องจากการหดเกร็งและภาวะแทรกซ้อนอื่น ๆ ที่มีการเคลื่อนไหวยากแบบ มีการเลือกค่าค่อนข้างสูง(ตารางที่ 1) น้ำหนักต้องเลือกเป็น 1 กก.และปลายทางตำแหน่งซ้ำเป็น 10 มม. ค่าเหล่านี้ให้การจัดการวัตถุเช่นถ้วยกาแฟนอกจากนี้ มันจำเป็นว่า หุ่นยนต์ได้ง่ายการจัดการและความปลอดภัยที่เป็นเสมอรับประกันทั้งผู้ป่วยและบำบัดโรค2.2 kinematicsมีการเลือกวิธีการแก้ปัญหากึ่งโครงกระดูกภายนอกสำหรับการโครงสร้างทางกลของหุ่นยนต์เรียกว่า ARMin (1 รูป)หุ่นยนต์ได้รับการแก้ไขผ่านการเฟรมอลูมิเนียมที่ผนังด้วยผู้ป่วยนั่งรถเข็น ไว้ใต้ การลำตัวของผู้ป่วยได้รับการแก้ไขไปรถเข็น ด้วยสายรัด และย่านความถี่ (8 รูป) ARMin ประกอบงานสี่และสองเข้าใจแฝงจะช่วยให้ข้อศอกงอ/นามสกุลและการเคลื่อนไหวไหล่เชิงพื้นที่ [24] ส่วนปลายเป็นลักษณะโครงสร้างที่มีโครงกระดูกภายนอก มีการแขนล่าง และบนของผู้ป่วยอยู่ภายในเปลือกหอยเพื่อ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1.4 ผู้ป่วยรักษาด้วยแขนสหกรณ์และเฉพาะเจาะจง
วิจัยนี้มีวัตถุประสงค์
เนื่องจากความคืบหน้าของการรักษาขึ้นอยู่กับความเข้มของการฝึกอบรม
และระยะเวลาในการฝึกอบรมการสร้างแรงจูงใจของผู้ป่วยจะเปิด
ออกเพื่อจะเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการฟื้นฟูที่มีประสิทธิภาพ [14].
ผู้ป่วยต้องได้รับแรงจูงใจที่จะมีส่วนร่วมอย่างแข็งขัน การ
เคลื่อนไหวซึ่งอาจเพิ่มการกู้คืน นอกจากนี้
จะทำให้ระยะเวลาการฝึกอบรมอีกต่อไปและการฝึกอบรมมากขึ้น
เป็นไปได้ก็เป็นสิ่งสำคัญที่ผู้ป่วยมีความสุขบำบัด
ยังคงความเข้มข้นและไม่ได้รับเบื่อ.
ดังนั้นการที่เรียกว่า '' แขนบำบัดสหกรณ์ '' กล่าวถึงใน
บทความนี้จะนำเข้าบัญชี ลักษณะสำคัญต่อไปนี้ที่
กระตุ้นให้ผู้ป่วย (1) อุปกรณ์ช่วยกระตุ้นสาม
รังสีประสาทสัมผัสที่สำคัญที่สุดของผู้ป่วยคือ
สัมผัส, ภาพและได้ยินความรู้สึกและ (2) หุ่นยนต์และ
ผู้ป่วยให้ความร่วมมือและมีปฏิสัมพันธ์เช่นช่วยหุ่นยนต์
ผู้ป่วยเพียงเท่าที่จำเป็นในการดำเนินการโดยเฉพาะอย่างยิ่ง
งานการเคลื่อนไหว.
ในขณะที่การศึกษาทางคลินิกจำนวนมาก (ดู [26] สำหรับความคิดเห็น) ได้
รับการดำเนินการกับหุ่นยนต์แบบ end-effector ตามที่มี จำกัด
ความเป็นไปได้ในการควบคุมตำแหน่งและทิศทางของ
แขนมนุษย์ใน พื้นที่สามมิติไม่มาก
หลักฐานทางคลินิกได้รับรายงานจากการทำงานกับกระตุ้น
หุ่นยนต์แขนรพ ลักษณะสำคัญของโครงการนี้
อยู่ที่ว่าอุปกรณ์ Armin ช่วยให้ร่วมกันได้อย่างแม่นยำ
การดำเนินการและการเคลื่อนไหว 3 มิติของแขนว่าอุปกรณ์ที่
จะช่วยให้การทำงานใน '' สหกรณ์ผู้ป่วย '' โหมดการควบคุมและ
ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวรวมถึงผู้ใช้ที่ครอบคลุมภาพและเสียง
อินเตอร์เฟซ.
2 วิธี
2.1 ข้อมูลจำเพาะของ
การฝึกอบรมของ ADL รวมถึงงานต่างๆเช่นการกินการดื่ม
combing ผม ฯลฯ สำหรับส่วนมากของงานเหล่านี้ ADL มือ
มีที่จะไปถึงจุดในพื้นที่จับวัตถุและจากนั้น
ควบคุมตำแหน่งและทิศทางของวัตถุจนงาน
เป็นที่เรียบร้อยแล้ว. ดังนั้นหุ่นยนต์จะต้องสามารถที่จะสนับสนุนการ
เคลื่อนไหวของไหล่ข้อศอกและข้อมือ.
ใกล้เคียงไหล่โดยสามอานนท์ลูก andsocket
ร่วมกันและช่วยให้ข้อศอกงอ / ขยาย PRO /
หงายของแขนที่ต่ำกว่าและข้อมือ งอ / ขยาย
ผลในอุปกรณ์ที่มีอย่างน้อยหกใช้งานอานนท์ เพื่อลดความซับซ้อน
ของงานต้นแบบครั้งแรกของเราถูกสร้างขึ้นเฉพาะกับสี่ที่ใช้งาน
อานนท์สนับสนุนการเคลื่อนไหวของข้อไหล่และ
ข้อศอกงอ / นามสกุล.
ช่วงของการเคลื่อนไหว (ROM) จะต้องตรงกับที่ใกล้ที่สุดเท่า
ที่เป็นไปได้รอมของแขนมนุษย์ [35] . เพื่อให้ได้
ประสิทธิภาพการควบคุมที่น่าพอใจของผู้ป่วยสหกรณ์
กลยุทธ์การควบคุมซึ่งจะขึ้นอยู่กับความต้านทานและ
อนุญาติสถาปัตยกรรมหุ่นยนต์จะต้องมีแรงเฉื่อยต่ำ
แรงเสียดทานต่ำและฟันเฟืองเล็กน้อย นอกจากนี้
ชุดมอเตอร์เกียร์ / ความต้องการที่จะกลับมาสาร หลังการขับขี่
เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปฏิบัติงานที่ดีของความต้านทาน
การควบคุม [10-12] และมันเป็นประโยชน์สำหรับความปลอดภัยของ
หุ่นยนต์รพ (cf 2.10).
ความเร็วที่จำเป็นและความเร่งได้รับการ
กำหนดโดยการวัดการเคลื่อนไหวของสุขภาพ
เรื่องระหว่าง สองงาน ADL (การกินซุปและจัดการ
ถ้วยกาแฟ) ค่าเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นปัจจัยการผลิตสำหรับ
รูปแบบที่เรียบง่ายแบบไดนามิกที่นำมาใช้ในการประมาณการที่ต้องการ
แรงบิดร่วมกัน ในการสั่งซื้อเพื่อให้มั่นใจว่าหุ่นยนต์จะมีความแข็งแรง
พอที่จะเอาชนะการต่อต้านจากมนุษย์กับ
การเคลื่อนไหวเนื่องจากการหดเกร็งและภาวะแทรกซ้อนอื่น ๆ ที่เป็น
เรื่องยากที่จะสร้างแบบจำลองค่าค่อนข้างสูงได้รับการคัดเลือก
(ตารางที่ 1) น้ำหนักบรรทุกจุดสิ้นสุดต้องเป็น 1 กิโลกรัมและปลายทาง
ตำแหน่งการทำซ้ำคือ 10 มม ค่าเหล่านี้ช่วยให้
การจัดการของวัตถุเช่นถ้วยกาแฟ.
นอกจากนี้จะต้องให้หุ่นยนต์ง่ายต่อการ
จัดการและความปลอดภัยที่มีการประกันเสมอสำหรับทั้งผู้ป่วย
และบำบัดโรค.
2.2 จลนศาสตร์
วิธีการแก้ปัญหากึ่งรพ-ได้รับการแต่งตั้งให้เป็น
โครงสร้างทางกลของ หุ่นยนต์ที่เรียกว่า Armin (รูปที่ 1)..
หุ่นยนต์ที่ได้รับการแก้ไขผ่านทางกรอบอลูมิเนียมที่ผนังที่มี
ผู้ป่วยนั่งอยู่ในรถเข็นวางไว้ใต้
ลำตัวของผู้ป่วยได้รับการแก้ไขไปยังรถเข็นมีสายรัดและ
วงดนตรี (รูปที่. 8) Armin ประกอบด้วยสี่การใช้งานและสอง
อานนท์เรื่อย ๆ เพื่อให้ข้อศอกงอ / ขยาย
และไหล่อวกาศเคลื่อนไหว [24] ส่วนปลายจะ
โดดเด่นด้วยโครงสร้างรพให้กับ
ผู้ป่วยแขนล่างและชั้นบนวางอยู่ภายในเปลือกหอยกายอุปกรณ์เสริม