谐波仿生的和谐外骨骼有助于中风幸存者变得更加独立和恢复到他们的上半身的功能。|信贷：谐波仿生
在人类解剖学中，肩膀呈现出医生和治疗师最具挑战性和最复杂的身体问题之一。肩膀和它们复杂的解剖模式也为开发人员提供了独特的测试外骨骼，谁需要保持其单位轻巧和紧凑，同时结合了广泛的运动。
那些是德克萨斯州奥斯汀面临的挑战谐波仿生学。建立在德克萨斯大学机械工程系中进行的基础研究，谐波仿生设计了一个外骨骼，称为和谐，这跟踪肩部关节以及肩带的肩胛骨运动。外骨骼最大化人肩和肩带的运动范围，同时确保用物理和编程的互锁安全。执行器和控制器技术允许和谐，根据患者的需要定制重力补偿，援助和阻抗。
和谐是一种治疗和治疗装置，允许治疗师与患者合作，改善神经肌肉损伤的功能和愈合。它对中风的受害者特别有用。仅在美国每年有超过800,000例卒中案例。
“开发具有高刷新率的强大闭环扭矩控制的执行器是我们最大的挑战，”Rohit John Varghese，Harmonic Bionics的产品开发负责人表示。“设计团队建造了所有的电机控制和通信电子产品，这使得我们使用的治疗师的性能水平。”
“我们的机器人解决方案释放了治疗师，做到最好的事情，这是与人类互动，这是恢复过程的低估但重要的部分，”varghese补充道。“它在治疗师，患者和机器人之间创造了一个紧密的动态。结果是，中风的幸存者将变得更快，更有效地变得更好。“
检查谐波仿生症的外骨骼
该项目于2011年德克萨斯州德克萨斯大学Reneu Robotics实验室始于国家科学基金会和美国宇航局的资金。“突出的临界作品是一种新的肩部机制，使肩部复合物中的五个关节的协调动作权力，这是肩部康复的关键，”Reneu机器人实验室主任Ashish Deshpande表示。确保外骨骼与患者之间的对齐至关重要，以防止对患者的关节并保护它们免受伤害。
机器人的每一侧通过全自然的运动范围无缝地使受试者的臂和肩部移动，并且可以为所有形状和尺寸的人进行调整。谐波仿生学使用NASA数据库的信息来收集其人体测量尺寸数据，基于哪些和谐旨在调整其尺寸以适应美国人口的95％以上。
为了在临床环境中有效，对于外骨骼来快速和平滑地改变其物理尺寸是重要的，以与这些不同的体型对齐。用于线性轴承的油基润滑导致许多问题，包括污垢的积累，这允许细菌积聚。
机器人报告已经推出了这一点医疗机器人工程论坛，将于加利福尼亚州圣克拉拉的12月9日至10日。会议和世博会侧重于改善下一代医疗机器人的设计，开发和制造。了解有关医疗保健机器人工程论坛的更多信息。
高性能塑料
另外，由于机器人的复杂性，调整大小机构需要高度紧凑，以允许电子和致动器的空间。所有线性轴承机构都需要能够锁定一次，以防止大小的不需要的变化。
谐波仿生学通过选择来自德国的运动塑料制造商的Igus线性轴承解决了多个问题。该公司将其北美行动覆盖，R.I.公司的产品润滑和免维护。轴承允许无润滑的无光滑且无粘合的尺寸调节，以及减少尺寸和重量。
和谐包括Igus iglide J轴承的6个，一种多功能耐力性表演者，其对不同轴材料的低磨损和干手术中的低摩擦系数。当需要低压负载时，它们是具有成本效益的轴承，并且经常用于自动化，印刷，饮料技术和航空航天工程。
与先前的外骨骼模型相比，定制轴承压缩在Drylin R衬里上，这减少了大小的尺寸。从壳体锁轴压缩，消除了对附加轴套环的需要。Drylin R产品由Iglide J材料制成，经常用于包装，3D印刷和实验室。肩部机构还包括滴水蛋白R轴承，其运行干燥并耐磨频繁清洁。
由Igus制造的Drylin-T轨道导向系统可确保高骨骼的支架中的高刚性。引导件对污垢极其抵抗，并提供低摩擦系数和磨损。它们也经常用于机械建筑，机床，包装处理和木工行业。
谐波仿生和谐外骨骼。|信贷：谐波仿生
解决肩膀
有几个因素涉及谐波的决定，专注于肩膀的外骨骼的发展。首先，在未来10年内，抚摸数据的惊人发出的传道，并一直在越来越大。
“随着医疗服务变得更好，人们寿命更长，”Deshpande说。“此外，趋势线展示了年轻人群体中风的发病率。结果损失了生产力和较长的痛苦持续时间。“
许多治疗和辅助设备都集中在腿部的气动改善的官方。“由于美国阿达的成功，有很多问题正在解决轮椅访问，”Deshpande说。但下一阶段能够实现日常生活的基本活动，正在帮助中风幸存者和其他具有神经肌肉疾病的人变得更加独立和恢复到上半身的功能。
最后，如果受到用于评估恢复的高主观指标，请改善肩部物理治疗技术的研究。
“恢复的黄金标准评估规模仍然是治疗师在1-5的等级中的主观评估，”Varghese表示。“难以替代的测量形式，没有像和谐，尤其是肩膀。这是一个复杂的一步。不只是球和插座，而是肩膀腰带的复杂运动也是如此。我们必须确保手臂和肩膀在协调中移动。外骨骼重新教导协调。“
机器人报告外骨骼的特殊问题
解决挑战
该项目的全部范围为谐波的团队提出了重大挑战。肩部运动的复杂性，患者的安全性和寻找耐用，无润滑组件使器件的设计是耗时和费力的过程。
但随着如此严肃和广泛的医学问题，谐波留下的团队承诺并专注于建立一个可能是对患者与遭受中风的患者一起使用的游戏变化的发展。用卒中患者进行检测，正在全国各地的五家顶级康复医院计划，迎来脑卒中患者康复的新时代。
关于作者
Matt Mowry是Igus北美的Drylin的产品经理。
提交：机器人报告
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