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医学技术中的形态学方法

通过maxon|2018年11月6日

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用于神经损伤患者临床康复的机器人设备有各种形状和大小,并采用不同类型的驱动器。

康复机器人的设计过程是由技术系统将与人类配对的意图驱动的;确保操作的安全性和灵活性至关重要。当为肢体麻木的人设计机器人设备时,通常希望以这样一种方式指定驱动器和控制器,即保持一定程度的顺应性和屈服,而不是强迫肢体严格地遵循预先编程的轨迹。这减少了因强迫僵硬关节以非生理方式运动而导致损伤的可能性,并允许患者与系统积极互动,积极引导治疗。

经常会遇到这样的观点,即电动执行器不太适合具有符合设计要求的应用:在传统的控制工程中,直流电机被编程以提供准确和快速的设定值跟踪;人们常常认为它们不适合临床康复任务,因为那里需要“软”行为特征。这种观点导致了替代执行机构概念的出现,在这些概念中,顺应性的理想特性更加明显:被动式弹性元件、气动阀门和执行机构,甚至人工肌肉结构已经被使用。这使设备具有有趣的特性,自然地以一种顺从的方式与人类用户交互。这些方法可以说是采取了形态学的观点,即它们的形状、形式或外部结构类似于有机体。

从健壮的工程角度设计具有高性能直流电机的康复机器人,并不排除更容易与形态计算和控制概念相关的特征,即柔顺和屈服的特征。该原理的一个简单体现是阻抗控制策略,其中关节处的扭矩被控制成与位置偏差、速度和高阶项成比例。这些想法在Hocoma AG的Lokomat运动康复机器人,以及包括PowerTrike在内的我们自己的康复三轮车系列产品中都可以看到。

详情请参阅最新一期的《驱动》。


了下:maxon驱动


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