恢復(fù)獨(dú)立行走的能力

　　不用拐杖行走，是一些神經(jīng)肌肉疾病患者的夢想。如今，外骨骼“Autonomyo”讓夢想成為現(xiàn)實(shí)。這款主動助行器支撐虛弱的肌肉，并實(shí)現(xiàn)了模仿自然序列的直觀動作序列。額外電力由六個微電機(jī)提供。為了促進(jìn)外骨骼和用戶之間的和諧交互，F(xiàn)AULHABER開發(fā)了一種帶扭矩傳感器的創(chuàng)新型一體化部件電機(jī)。

　　醫(yī)學(xué)劃分了800多種不同的神經(jīng)肌肉疾病。顧名思義，它們影響著神經(jīng)和肌肉。有的影響全身，有的只影響某些部位。然而幸運(yùn)的是，這些疾病大多比較罕見。許多受影響的患者行動受到嚴(yán)重限制。這是因?yàn)檫@些疾病的原因和進(jìn)展方式盡管各不相同，但它們都有一個共同點(diǎn)：肌無力(肌營養(yǎng)不良)，在許多情況下是漸進(jìn)式的。

　　“如果腿部出現(xiàn)肌無力，行走就會變得越來越困難，最終變成不依靠東西就無法行走”，瑞士洛桑技術(shù)大學(xué)(EPFL)康復(fù)和輔助機(jī)器人研究組(REHA Assist)組長Mohamed Bouri解釋說?！凹∪馊杂泄δ埽錈o法積蓄足夠的力量讓患者站穩(wěn)或獨(dú)立活動雙腿?？上攵?，這對患者的活動范圍和生活質(zhì)量有巨大影響。效果類似于卒中后偏癱。我們的目標(biāo)是盡可能通過電動輔助來克服這些限制，因此患者的自主活動能力仍然發(fā)揮作用”。

　　輕量級部分輔助

　　組長指出，現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)外骨骼已經(jīng)采用仿人技術(shù)。這些器械使截癱患者無需拐杖就能行走，但其重量超過40公斤。REHA Assist開發(fā)的“Autonomyo”只有25公斤重，重量輕得多，適用于患者虛弱但仍有部分功能的肌肉骨骼系統(tǒng)。

　　用束身衣將此器械固定在用戶軀干周圍，并用袖帶固定在腿部周圍。在每側(cè)，三個電機(jī)通過提供肌肉缺乏的動力實(shí)現(xiàn)活動。在每種情況下，一個電機(jī)負(fù)責(zé)髖關(guān)節(jié)屈伸，而另一個電機(jī)負(fù)責(zé)膝關(guān)節(jié)屈伸。第三個電機(jī)支持腿部在髖關(guān)節(jié)處外展和內(nèi)收，即腿部離開身體中線側(cè)向的活動。這些電機(jī)共同幫助患者保持平衡和直立行走。最近一項(xiàng)納入行走障礙患者的臨床研究表明，Autonomyo能按預(yù)期工作：外骨骼提供支撐，同時允許自由活動，遵循用戶意圖。關(guān)節(jié)活動范圍和步態(tài)節(jié)奏未受到負(fù)面影響。

　　來自磁測量系統(tǒng)的反饋

　　該器械根據(jù)用戶意圖輔助步態(tài)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。“改變位置的最初觸發(fā)——即開始行走——表達(dá)為下肢位置的微小變化”，Mohamed Bouri解釋道?！拔覀儗T性測量裝置、鞋底的八個負(fù)載傳感器和充當(dāng)關(guān)節(jié)位置傳感1/3器的電機(jī)編碼器的信息結(jié)合，對其進(jìn)行檢測。所有這些數(shù)據(jù)均有助于平衡。”行走時，器械和用戶之間的交互至關(guān)重要。FAULHABER開發(fā)的扭矩傳感器負(fù)責(zé)感測這種交互，從而精確地實(shí)施輔助策略。

　　“將精確的扭矩傳感器集成到電機(jī)中的項(xiàng)目始于幾年前，旨在推廣Cobotics等應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)安全人機(jī)交互”，F(xiàn)AULHABER高級工程組組長Frank Schwenker解釋道?！敖柚鶤utonomyo，我們第一次能夠在具有挑戰(zhàn)性的輔助技術(shù)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)該概念。”

　　傳統(tǒng)扭矩檢測技術(shù)在部件上使用膨脹帶;這些膨脹帶會因施加的力而變形。這種結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)是連接它們的粘合接頭。高級工程組開發(fā)人員已用高分辨率測量系統(tǒng)替換這些膨脹帶。“這使我們能夠在±30牛頓米的測量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)偏差小于1.5%，”Frank Schwenker說道?！耙虼?，傳感器為行走活動中的響應(yīng)扭矩提供了一個非常精確的值?！?/p>

　　這個值在控制Autonomyo外骨骼中起著至關(guān)重要的作用，當(dāng)然也提供許多其他值?！搬槍€體患者調(diào)整器械需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行非常差異化的校準(zhǔn)”，Mohamed Bouri解釋道?！败浖酶鞣N參數(shù)和活動反饋，計(jì)算驅(qū)動裝置的控制信號。然后，基于這些信息確定電機(jī)輔助類型和水平?！?/p>

　　驅(qū)動力和發(fā)展?jié)摿?/strong>