Avancées dans le soutien robotic des jambes pour la réhabilitation

L'interaction physique entre les gens joue un rôle clé dans notre apprentissage et notre performance des Mouvements, surtout quand on bosse ensemble. Quand on utilise des dispositifs robotiques, les chercheurs se sont surtout concentrés sur l'interaction entre les gens avec leurs bras. Mais comprendre comment les gens peuvent interagir avec leurs jambes peut aussi ouvrir de nouvelles pistes pour aider les personnes à récupérer de soucis de mobilité.

#Le besoin de Réhabilitation des membres inférieurs

Quand les gens ont des difficultés motrices, comme après un AVC, ils ont souvent besoin d'aide pour entraîner leurs jambes. La thérapie physique traditionnelle implique des thérapeutes qui guident les mouvements des patients. En utilisant des robots qui aident à marcher, les thérapeutes peuvent mieux soutenir les patients. Il y a un manque de recherche sur comment les exosquelettes pour les jambes peuvent améliorer ce soutien pendant les tâches de réhabilitation.

#Concevoir un nouveau Système

Un nouveau système a été créé pour permettre à deux personnes d'interagir tout en marchant avec des supports robotiques pour les jambes. Ce système permet à chaque personne de ressentir les mouvements et les forces en fonction de la façon dont elle se déplace et de la façon dont son partenaire se déplace. Lors d'un test, les chercheurs ont montré que ce système pouvait offrir différents types d'Interactions physiques – certaines interactions se sentaient douces tandis que d'autres étaient plus dures.

Le but était de voir comment ces interactions aidaient les utilisateurs à se déplacer ensemble. Quand l'interaction était plus forte, les différences dans les mouvements des gens diminuaient. C'était la première étude à créer des connexions physiques entre deux supports robotiques pour les jambes pendant la marche.

#L'importance de l'interaction physique

Les gens interagissent naturellement lorsqu'ils accomplissent des tâches qui nécessitent du mouvement. Par exemple, en thérapie physique, un thérapeute utilise le toucher pour aider un patient. Les avancées récentes dans les dispositifs qui relient les humains et les robots permettent d'explorer comment ces connexions améliorent la qualité des mouvements.

Des études similaires avec les membres supérieurs ont montré que quand les gens travaillaient ensemble, ils pouvaient suivre les mouvements plus précisément. Cette amélioration variait beaucoup selon le niveau de compétence des participants et la façon dont la connexion virtuelle était configurée. Même si plus de recherches sont nécessaires, il est clair que comprendre comment les gens interagissent physiquement peut mener à de meilleures méthodes de guérison pour ceux qui ont des problèmes moteurs.

#Défis de l'interaction des membres inférieurs

La plupart des études précédentes se sont concentrées sur les bras, et il y a peu de preuves sur comment des principes similaires s'appliquent aux jambes. Les chercheurs ont découvert que les gens pouvaient interagir avec des dispositifs robotiques, soutenant des mouvements simples. Cependant, ces dispositifs étaient limités à l'évaluation des mouvements assis, ce qui n’a pas de lien direct avec la marche – un aspect important pour une vie saine.

Pour surmonter cette limite, un nouveau schéma de contrôle a été développé pour les supports robotiques pour les jambes, permettant une interaction dynamique pendant que les utilisateurs marchent. Ce système est conçu pour connecter deux ou plusieurs personnes portant ces dispositifs, leur permettant de se déplacer ensemble tout en recevant le soutien nécessaire pour la réhabilitation.

#Présentation du système

L’étude impliquait de tester deux dispositifs robotiques pour les jambes qui ont été modifiés pour permettre l’interaction entre les utilisateurs. Ces dispositifs aident à marcher et incluent des capteurs pour suivre les mouvements et les forces en jeu. Les dispositifs communiquent avec un système informatique qui interprète les données et envoie des commandes pour ajuster les mouvements en temps réel. Cette configuration a permis un retour immédiat, améliorant l’expérience utilisateur.

Quand les utilisateurs marchaient sur un tapis roulant, ils pouvaient choisir de travailler indépendamment ou d’interagir les uns avec les autres à travers différents modes. Différents types de connexions physiques pouvaient être établis selon la façon dont les utilisateurs se déplaçaient, offrant plusieurs options d'interaction.

#Types d'interactions

Les interactions pouvaient varier en rigidité (douce ou dure), direction (unidirectionnelle ou bidirectionnelle), et la zone dans laquelle elles se produisaient (articulations spécifiques ou mouvement global).

#Interaction dans l'espace des articulations

Dans ce mode, la connexion était basée sur la position et la vitesse des articulations des utilisateurs. En suivant comment chaque utilisateur bougeait, le dispositif pouvait commander différents niveaux de force pour créer une interaction significative entre les deux personnes.

#Interaction dans l'espace des tâches

Cette méthode établissait des connexions entre des points spécifiques sur les jambes des utilisateurs, permettant de connecter directement les chevilles. Le système appliquait des forces calculées à chaque utilisateur en fonction de leurs mouvements articulaires, encourageant des actions synchronisées.

#Interaction unidirectionnelle

Dans certaines situations, il pourrait être bénéfique pour un thérapeute de faire ressentir la connexion à un utilisateur seulement, tandis que l'autre ne le ressent pas. Par exemple, dans une situation d'enseignement, un utilisateur pourrait recevoir des indications tandis que l'autre effectue la tâche sans retour direct.

#Tester le système

Le nouveau système a été testé avec deux personnes valides marchant ensemble sur un tapis roulant sous différentes conditions d'interaction. Les tests ont montré des résultats différents selon le niveau de connexion.

Lors d’un scénario sans connexion, chaque personne marchait à son rythme sans aucune guidance, entraînant des différences notables dans leurs mouvements. Cependant, quand des connexions ont été introduites, les utilisateurs ont commencé à se déplacer plus en harmonie. Les résultats ont montré qu'à mesure que la force de la connexion augmentait, les différences dans leurs mouvements diminuaient.

#Résultats des tests

Observer les angles des articulations des deux utilisateurs pendant différents tests a révélé des tendances intéressantes. La condition sans connexion a montré de plus grandes différences de mouvement, tandis que les interactions douces et dures ont conduit à des différences réduites dans la façon dont chaque utilisateur se déplaçait.

Lorsque les connexions ont été réglées pour avoir des "angles neutres" spécifiques, les utilisateurs ont commencé à adopter de nouveaux modèles de mouvement, ce qui a mis en évidence la nature flexible de la connexion.

Dans les interactions unidirectionnelles, l'utilisateur leader a montré un schéma de marche inégal mais a efficacement influencé les mouvements de l'utilisateur suiveur sans que ce dernier reçoive d'indications visuelles. Cette découverte suggère que les dispositifs interactifs peuvent transmettre des indications à travers des connexions physiques.

#Mise en œuvre des modes d'interaction

L’équipe de recherche a identifié trois modes principaux d’interaction qui pourraient être utiles dans des scénarios de réhabilitation :

1. Collaboration : Les utilisateurs travaillent ensemble vers un objectif commun, s'entraidant pendant qu'ils se déplacent.

2. Coopération : Les utilisateurs ont des rôles individuels mais partagent un objectif commun, comme un enseignant guidant un élève.

3. Compétition : Les utilisateurs s'efforcent de surperformer les uns les autres, ce qui peut fournir de la motivation et de l'énergie pendant l'entraînement.

Chaque mode sert un but différent en fonction des besoins des utilisateurs. Par exemple, un mode collaboratif pourrait aider ceux ayant des capacités limitées à réapprendre les mouvements. Pendant ce temps, les interactions compétitives pourraient être utiles dans les étapes ultérieures de réhabilitation.

#Directions futures

Dans les cas où les utilisateurs ont des forces ou caractéristiques physiques différentes, ajuster les propriétés des interactions peut aider à équilibrer la charge. Les chercheurs peuvent explorer davantage de connexions unidirectionnelles, où les forces ressenties par un utilisateur sont efficacement communiquées à l'autre pour améliorer l'expérience d'apprentissage.

Les futures études se concentreront aussi sur l'exploration des mesures de sécurité, car des forces inattendues pourraient entraîner des chutes ou une perte d'équilibre. Développer des protocoles pour garantir des interactions sûres sera primordial.

Dans l'ensemble, le développement de cette infrastructure représente un pas significatif vers la création d'outils efficaces pour améliorer la réhabilitation. Cette nouvelle méthode permet aux chercheurs de tester divers modèles d'interaction, contribuant à améliorer les résultats pour les personnes rencontrant des défis de mobilité après des événements comme des AVC. En comprenant comment ces interactions peuvent aider au mouvement, l'avenir de la technologie de réhabilitation semble prometteur.