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Avancées dans la technologie des exosquelettes pour la réhabilitation

De nouveaux designs dans les exosquelettes visent à aider les personnes ayant des troubles moteurs.

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Les technologies portables sont devenues un outil important pour aider les personnes handicapées. Ces dispositifs peuvent aider les individus qui ont des difficultés à bouger leurs bras ou leurs jambes en raison de blessures, de maladies ou de conditions liées à l'âge. Ces dernières années, les chercheurs se sont concentrés sur la conception d'exosquelettes, qui sont légers et faciles à porter. Ces exosquelettes aident les personnes à accomplir des activités quotidiennes en fournissant un Soutien sans être trop restrictifs.

L'importance des exosquelettes

Les exosquelettes sont de plus en plus populaires dans le domaine de la réhabilitation et des dispositifs d'assistance. Ils peuvent aider les personnes à retrouver leur indépendance dans leur vie quotidienne. La technologie derrière ces costumes a progressé, permettant aux développeurs de créer des dispositifs qui ne gênent pas le mouvement naturel. Cela rend les exosquelettes particulièrement adaptés à un usage quotidien. Parmi les différents types d'exosquelettes, ceux entraînés par des câbles sont prometteurs car ils sont bien développés et peuvent être contrôlés plus facilement.

Défis des exosquelettes actuels

De nombreux exosquelettes s'appuient sur des Capteurs de force pour mesurer l'ampleur du soutien qu'ils apportent à l'utilisateur. Cependant, ces capteurs peuvent rendre les exosquelettes plus complexes et coûteux. Supprimer ces capteurs pourrait simplifier la conception et rendre les dispositifs plus abordables. Cela est avantageux pour amener ces technologies entre les mains des utilisateurs qui en ont besoin.

Une nouvelle approche de la conception des exosquelettes

Les chercheurs ont proposé une nouvelle conception d'un exosquelette entraîné par câbles qui n'utilise pas de capteurs de force. Au lieu de cela, ils se sont concentrés sur le confort et la légèreté du costume. L'objectif était de créer un système capable de mesurer et de contrôler efficacement le soutien apporté au bras de l'utilisateur sans la complexité ajoutée des capteurs de force.

Test de l'exosquelette

Pour évaluer l'efficacité du nouvel exosquelette, une étude a été menée avec des participants en bonne santé. On leur a demandé d'effectuer des tâches tout en portant l'exosquelette, qui soutenait leur bras alors qu'ils le levaient et le baissaient. Les chercheurs ont mesuré dans quelle mesure le costume suivait les mouvements désirés et combien d'effort les utilisateurs déployaient pendant les tâches.

Résultats de l'étude

Les participants qui portaient l'exosquelette ont montré qu'il pouvait réduire efficacement l'activation des muscles utilisés pour lever le bras. Cela suggère que le costume fournissait le soutien nécessaire pour aider les utilisateurs pendant les tâches qu'ils accomplissaient. Cependant, certains ont signalé un inconfort au niveau du cou et des épaules, indiquant que des ajustements supplémentaires pourraient être réalisés pour améliorer l'ajustement et le confort du costume.

Compréhension de l'Activité musculaire

L'activité musculaire a été mesurée à l'aide d'électrodes placées sur différents groupes musculaires. Les résultats ont montré qu'avec le costume, les muscles responsables de la levée du bras avaient des niveaux d'activité réduits. Cela signifie que l'exosquelette faisait bien son travail en apportant un soutien et en aidant à diminuer la contrainte sur ces muscles. Bien que le costume ait été efficace, il a affecté la fluidité du mouvement, indiquant un besoin pour les conceptions futures d'améliorer encore le confort.

Le rôle de la Friction

Un autre défi dans la conception de ces exosquelettes est la friction qui se produit dans les câbles utilisés pour transmettre la force. La friction peut varier en fonction de la façon dont les câbles sont acheminés et positionnés. En comprenant et en modélisant ces forces de friction, les chercheurs peuvent créer des exosquelettes plus efficaces qui répondent mieux aux mouvements de l'utilisateur.

Directions futures

Les résultats initiaux indiquent qu'il est possible de retirer les capteurs de la conception des exosquelettes. Il y a un potentiel pour améliorer la technologie utilisée dans ces costumes, les rendant plus simples et plus conviviaux. Il est également nécessaire de se concentrer sur l'ergonomie de la conception pour réduire l'inconfort pour l'utilisateur.

Conclusion

Les exosquelettes portables ont le potentiel de faire une différence significative dans la vie des individus ayant des déficiences motrices. À mesure que la recherche progresse, l'objectif est de créer des exosquelettes qui soient abordables, confortables et efficaces pour soutenir les utilisateurs dans l'accomplissement de leurs tâches quotidiennes. Le développement de dispositifs plus simples sans avoir besoin de capteurs complexes pourrait conduire à une utilisation plus large et à une acceptation de cette technologie précieuse.

Source originale

Titre: Sensorless model-based tension control for a cable-driven exosuit

Résumé: Cable-driven exosuits have the potential to support individuals with motor disabilities across the continuum of care. When supporting a limb with a cable, force sensors are often used to measure tension. However, force sensors add cost, complexity, and distal components. This paper presents a design and control approach to remove the force sensor from an upper limb cable-driven exosuit. A mechanical design for the exosuit was developed to maximize passive transparency. Then, a data-driven friction identification was conducted on a mannequin test bench to design a model-based tension controller. Seventeen healthy participants raised and lowered their right arms to evaluate tension tracking, movement quality, and muscular effort. Questionnaires on discomfort, physical exertion, and fatigue were collected. The proposed strategy allowed tracking the desired assistive torque with an RMSE of 0.71 Nm (18%) at 50% gravity support. During the raising phase, the EMG signals of the anterior deltoid, trapezius, and pectoralis major were reduced on average compared to the no-suit condition by 30%, 38%, and 38%, respectively. The posterior deltoid activity was increased by 32% during lowering. Position tracking was not significantly altered, whereas movement smoothness significantly decreased. This work demonstrates the feasibility and effectiveness of removing the force sensor from a cable-driven exosuit. A significant increase in discomfort in the lower neck and right shoulder indicated that the ergonomics of the suit could be improved. Overall this work paves the way towards simpler and more affordable exosuits.

Auteurs: Elena Bardi, Adrian Esser, Peter Wolf, Marta Gandolla, Emilia Ambrosini, Alessandra Pedrocchi, Robert Riener

Dernière mise à jour: 2024-06-26 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2406.18412

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2406.18412

Licence: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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