Table of Contents
התפתחות הטכנולוגיה של Exoskeleton בשיקום רפואי
שיקום רפואי היה עדים לטרנספורמציות מדהימות בעשור האחרון, עם exoskeletons מתפתח כמו כלים טרנספורמטיביים שמשחזרים את הניידות לחולים הסובלים מפציעות חוט השדרה, שבץ, והפרעות נוירולוגיות אלה מספקים סיוע מונע לגפיים, המאפשרים לאנשים לעמוד, ללכת, ולבצע פעילויות יומיומיות שהיו בלתי אפשריות בעבר.
הבנה של מערכות אנושיות-מכונה
הדגשה, בהקשר של רובוטיקה לבישה, מתייחסת לתהליך הפסיכולוגי והפיזיולוגי שבו משתמש משלב מכשיר חיצוני לתוך הגוף שלהם - ייצוג פנימי של הגוף שלו עצמו.כאשר אדם לובש מיקום חיצוני חייב להיות משקף את המיקום הטבעי של הגוף (מחדש) ומנסה בהצלחה את המיקום הטבעי של עצמם, הם מציגים שליטה מוטורית, מופחתת, ושיעור קבלה גבוה יותר במהלך ההחלמה של זה הוא מודע היכולת של המוחית כולל משוב אחד של הגוף המוח.
מוקדם exoskeleton עיצובים preitized חזקות ובטיחות אבל לעתים קרובות הזניח את חוויית המשתמש הסובייקטיבית.מטופלים דיווחו כי הם מנותקים מהמכשיר, המתארים אותו כאובייקט זר הדורש התאמה נפשית מתמדת.הניתוק הזה הוביל לשיעורי נטישה גבוהים יותר והתקדמות שיקום תת-אופטימית.הכרה בהתגלמות של מערכת עיצוב כמטרת עיצוב שינתה את המיקוד לקראת יצירת מערכות שממחישות אנושית, לספק משוב חושי, והתאמה אישית, והתאמה למנגנוני חשיבה עצביים, במקום למנגנוני חשיבה עצביים, במקום למנגנוני חשיבה עצביים.
אתגרים נוכחיים ב-Achieving Embodiment
למרות התקדמות משמעותית, כמה מכשולים מעכבים את היישום הנרחב של exoskeletons ממוקדים בפרקטיקה קלינית. אתגרים אלה לאורך חומרה, תוכנה וגורמים אנושיים, כל אחד דורש פתרונות בין-תחומיים.
תנועה טבעית ו- Feedback Loops
אחד ההוורדים העיקריים הוא העתקה של התנועה הנטועה, המבונית של מפרקי הראייה הרגילים של מפרקי הראייה האנושית. exoskeletons מסורתיים לעתים קרובות להסתמך על קישורים נוקשים ופרקים חד-צדדיים, וכתוצאה מכך מסלולים jerky או בלתי טבעיים, בעוד שגורמים לאשליה של המשתמש באופן בו-זמנית של המערכת.
משקל ובולקיות
הנוכחי exoskeletons, במיוחד אלה נועדו סיוע לימוזינה נמוך, נשאר כבד וכבד.עודף משקל מגביר את העלות המטבולית ומשנים את ה-gait הטבעי של המשתמש, מה שגורם למכשיר להרגיש כמו נטל ולא חלק של הגוף.הפחתת המשקל ללא הפחתת כוח או חיי סוללה היא אתגר מדעי.
אינטגרציה חושית ותגובה
בני אדם מסתמכים על פיסת מידע עשירה של חישה – מניעת, מגע, לחץ וחזון – לתאם תנועה.רוב exoskeletons הנוכחי לספק רק משוב מינימלי, לעתים קרובות מוגבל התראות או תנודות פשוטות.ללא משוב רציונאלי מציאותי, המוח לא יכול באופן מדויק למפות את מצב המכשיר על הגוף schema.
התאמה ובקרה הסתגלות
אין שני חולים זהים. ניצולי סטרייק, אנשים עם פציעות חוט השדרה לא שלמות, ואלה עם מספר רב של טרשת נפוצה כל אחד מהם מציגים דפוסים ייחודיים של חולשת שרירים, ספאסטיות, ואסטרטגיות של שליטה ג'נרית לא מצליחים להתאים את הגמישות הזו, וכתוצאה מכך רמות נוחות וסיוע לא טבעי.התאמה אישית דורשת לא רק ממכניקה מתאימה (כגון אורך וגבור משותף) אלא גם ללמוד מתבניות הזמן המוקדמות של המטופל, אלא גם על מנת להבטיח את רמת ההחלמה מהירה.
כיוונים עתידיים: הדור הבא של עיצוב Embodiment
העתיד של התגלמות אקסוסקלטון נמצא באינטגרציה עמוקה יותר עם מערכת העצבים האנושית, תוך מינוף טכנולוגיות חדשניות שטשטשות את הקו בין ביולוגיה למכונה. חוקרים נעים מעבר לאלקטרומוגרפיה פשוטה (EMG) לשליטה מבוססת על ממשקים עצביים ישירים שלוכדים אותות מוח, ובמקביל מעשירים את לולאת המשוב כדי לחקות תחושות טקט טבעיות.
ממשקי המוח ושילוב נילי
ממשקי מחשב במוח (BCIs) מציעים מסלול ישיר לשליטה exoskeleton על ידי דה-קולינג כוונות מוטוריות מפעילות קוטורית.-BCIs באמצעות אלקטרונספילוגרפיה (EEG) הוכחו בהגדרות מעבדה, ומאפשר למשתמשים ליזום מהלכים או לתפוס דרך מחשבה בלבד.
עור מלאכותי עם טיקילי פידבק
פיתוח תחושה מציאותית של מגע ב exoskeletons חיוני עבור מלא embodiment. עור מלאכותי - ב, מערך גמיש של לחץ, מתיחה, וחיישנים טמפרטורה - יכול להיות עטוף מעל נקודות מגע של exoskeleton ו actuated משטחים. כאשר בשילוב עם ממריצים Hapticument (למשל, צורה של ⁇ s או dielectric eomlasticicicicicicicic) יכול לשחזר את תחושת הגוף שלך, 000 תחושה של לחץ דם, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כוח אדם, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כוח אדם, 000, 000 כוח, 000 כוח ⁇ s, 000 כוח לחץ דם כהה, 000 לחץ דם עצמי, 000, 000 כוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כוח דם חזק, 000 כוח דם כהה, 000 כוח דם כהה, 000, 000, 000 כוח דם עצמי קבוע, 000, 000, 000, 000 כוח חיתוך כדי לשחזר את הגוף שלך, 000 כוח, 000 כוח דם כהה, 000 כוח דם כהה, 000 כוח, 000 כוח, 000 לחץ דם כהה, 000, 000 כוח, 000 כוח, כדי לשחזר את הגוף הנוכחי, 000 כוח דם עצמי מחדש, 000 כוח חי
אלגוריתמים ובקרת אישיות
אלגוריתמים של למידה מכונה נועדו לחולל מהפכה באישיות של exoskeleton. על ידי מעקב מתמיד אחר kinematics, קינטיקה וסימנים פיזיולוגיים (כגון התנהגות העור וגמישות קצב הלב), exoskeleton יכול להתאים את פרופיל העזרה שלו כדי להתאים את רמת העייפות הנוכחית של המשתמש, דרישות משימה, ושיקום שלב הלמידה מאפשר למכשיר לשלוט פרמטרים קוגניטיביים ללא תכנות מפורש, אלא גם כדי לשפר באופן דרמטי את יכולת הראייה של המשתמש, אלא גם את רמת הניחתימה באופן דרמטי, אלא גם את רמת הניחתימה באופן קבוע, אלא גם את רמת הניחה, אלא גם את רמת הניחתר, אלא גם את חוויית המשתמש, אלא גם את רמת הגמישות של המשתמש, אלא גם את רמת הניחתימה באופן קבוע, אלא גם את רמת הניחתימה.
שיקולים עבור Embodiment-Focusing Exoskeletons
תרגם טכנולוגיות מתפתחות אלה למוצרים קליניים דורש תשומת לב זהירה לגורמים עיצוביים מעשיים המשפיעים ישירות על התגלמות. מהנדסים ומרפאות חייבים לאזן את הביצועים עם שימושיות, בטיחות, ועלות.
מינימום משקל וגודל
הפחתת טביעת הרגל הפיזית של exoskeletons נשאר בראש סדר העדיפויות.התקדמות במנועים גבוהים, מסובבים קלים, ומערכות סוללות מבוזרות בהדרגה להעביר מכשירים ממסגרות כבדות, הרצפה ממומשות לצורות באמת לבישות. Exoskeletons כי שוקל פחות מ -10% של משקל הגוף של המשתמש להפחית באופן משמעותי את העלות המטבולית ותחושה פחות פולשנית, כלומר עיצובים זה יכול לצרף את המיקום הרגיל של הגוף, כמו גם יותר חזק יותר מאשר חומרים גמיש יותר מאשר את רמת הנוחות של הגוף.
« עידוד משככי כאבים
האיכות והמגוון של משוב חושי השפעה ישירה של embodiment. Designer צריך לשקול משוב רב-ממדי - actile, אודיטור וויזואלי - כדי לחזק את הקשר של המשתמש למכשיר.לדוגמה, טון אודיטור המשתנה עם זווית משותפת יכול לשמש כ Proxy עבור proprioception, בעוד מנועים רטט להציב לאורך מסגרת exoskeleton יכול להצביע כאשר המכשיר תומך משקל ישיר של תגובה ישירה של תגובה תגובה (קודמת) לחץ טבעי על תגובה).
הבטחת בטיחות המשתמש ונוחות
בטיחות אינה ניתנת להשגה בשיקום רפואי. Exoskeletons חייב לכלול עצירות מכניות, גבולות מומנט, וירידה אסטרטגיות הקטנת כדי להגן על משתמשים, במיוחד אלה עם איזון לקוי או שליטה שרירים. עם זאת, מנגנוני בטיחות כי הם אגרסיביים מדי יכולים להפריע לתנועה הטבעית ולפרק פגזים של כוחות בטיחות מעוצבים היטב צריך לפעול באופן שקוף, בין היתר כאשר הכרחי ולשלוט במהירות האפשרית של לחץ, גם על מנת למנוע פגיעה בלחץ, כמו גם של חומרים מטמפרטורה מתקדמת.
ממשקי משתמש אינפורמטיביים ואימון
אפילו האקסקולטון המתוחכם ביותר יכשל אם משתמשים לא יכולים ללמוד לשלוט בו באופן אינטואיטיבי. משטרי אימון צריכים לשלב מציאות מדומה, גיבוד, וקשיים מתקדמים למשימה כדי לעזור לחולים לבנות אמון ומוכרות עם המכשיר.כפי שהתגלמות משתפרת, זמן אימון יכול להיות מופחת, וחולים יכולים לעבור במהירות רבה יותר לשימוש פונקציונלי.
מסקנה: A Holistic Path Forward
העתיד של עיצוב התגלמותי בפיתוח exoskeleton הוא מאמץ רב תחומי המאחד את מדעי המוח, הרובוטיקה, חומרים הנדסה ועיצוב מרוכז אנושי.על ידי עדיפויות החוויה הסובייקטיבית של המשתמש - תחושת הבעלות, הסוכנות והמיקום - פיתחו מכשירים שבאמת מרגישים כמו חלק מהגוף.
(ב) לקריאה נוספת על מדעי המוח של הדגול הרובוטיקה העוטה, ראה זאת (FLT:0) באינטגרציה מוטורית של חיישן ב-Exoskeletonssssph:1 Advances in haptic skin for Proאסתטיקה מפורטת ב-FLT:2 [המאמר הזה של הטבע] 3 עבור מידע על ממשקי המוח בשיקום, ה-FEEDI נמצא בהנחיות מקיףות של מחקר: 7.