Запечатлевая движение,
Создавая истории

Голеностопный сустав помогает телу поддерживать равновесие, поглощает удары и способствует циклу ходьбы. Однако пациенты, страдающие от инсультов, мышечной дистрофии или других повреждений нервной системы, часто развивают дискинезию из-за слабости межпальцевых мышц.

Ортезы на голеностопный сустав (AFO) – это носимые медицинские устройства, часто используемые для поддержки и коррекции слабых мышц голеностопного сустава. Исследователи из Хэфэйского технологического университета разработали экзоскелет для ортеза голеностопного сустава, предназначенный для реабилитации. Этот экзоскелет включает в себя серию гибких моторов для помощи в движениях тыльного и подошвенного сгибания голеностопного сустава. Экзоскелет приводится в движение серийным эластичным актуатором (SEA), совместимым с магниторенологическим (MR) тормозом, который позволяет SEA восстанавливать энергию за счет регенеративного торможения.

Для оценки эффективности экзоскелета с ортезом для голеностопного сустава было проведено несколько экспериментов на 5 здоровых испытуемых. Всего было проведено четыре эксперимента при следующих условиях:

1)без надевания AFO,

2) ношение AFO без питания,

3)носить AFO с активированным питанием и отключенным тормозом MR, и

4) ношение AFO с включенной мощностью и тормозом MR.

В первом эксперименте участники шли так, как они обычно делают, и не носили AFO. В поле была установлена оптическая система захвата движения NOKOV, которая зафиксировала движения нескольких отражающих маркеров, прикрепленных к нижним конечностям и стопам испытуемых, чтобы точно записать движения голеностопного сустава на протяжении цикла ходьбы. Во втором, третьем и четвертом экспериментах участники носили AFO, и данные собирались с помощью встроенных датчиков.

Результаты эксперимента показаны на рисунке выше. Экспериментальные результаты показывают, что экзоскелет для голеностопного сустава может замедлять плантарное сгибание голеностопа у носителя и восстанавливать энергию во время контролируемой стадии плантарного сгибания (CD), что затем обеспечивает момент плантарного сгибания для продвижения тела носителя вперед в энергозатратной стадии плантарного сгибания (PP). Этот экзоскелет эффективен в помощи при тыльном и плантарном сгибании голеностопа.

Экспериментальные результаты: (a) средняя угловая скорость лодыжки на стадии CD, (b) средняя мощность на стадии CD, (c) среднее угловое смещение лодыжки на стадии PP, и (d) средний угол лодыжки в фазе колебания.

Библиография:

Чен Б., Ци Б., Ван Z и др. Разработка роботизированного ортеза для голеностопного сустава и стопы с серийным эластичным актуатором и магнитореологическим тормозом[J]. Журнал механизмов и робототехники, 2021, 13(1).