m+Medelevator.RU
← Поиск публикаций
Disability and rehabilitation. Assistive technology · 2025

Оптимальный дизайн роботоподготовленной рукоятки с инвалидной коляской для повседневной жизни.

СтатьяНазвание и аннотация: Машинный перевод · не проверен
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…

История · было → стало

Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.

Sanjuan De Caro Javier Dario, Haque Sunny Md Samiul, Davila Albor Gabriela, Ahmed Tanvir, Rahman Md Mahbubur, Zarif Md Ishrak Islam, Swapnil Asif Al Zubayer, Wang Inga, Schultz Katie, Ahamed Sheikh Iqbal, Rahman Mohammad H

Аннотация

ЦЕЛЬ: Растущая распространенность дисфункций верхних конечностей в результате инсульта, травм спинного мозга и множественных склерозов представляет собой важнейшую задачу в области ассистивных технологий: разработки роботизированных вооружений, которые являются одновременно энергоэффективными и способными эффективно осуществлять повседневную деятельность (АДЛ). Эта проблема усугубляется необходимостью обеспечения того, чтобы эти устройства были доступны для неэкспертных пользователей и могли функционировать в пределах пространственных ограничений, типичных для повседневной среды. Несмотря на достижения в области использования робототехники на инвалидных колясках, существующие конструкции не обеспечивают оптимального баланса между потреблением энергии и пространством при обеспечении максимальной кинематической эффективности и рабочего пространства. Большинство роботизированных вооружений могут выполнять целый ряд ADL, но они не учитывают внешние условия, в которых энергосбережение имеет решающее значение. Кроме того, необходимость того, чтобы ВМРУ были компактными в холостых конфигурациях, необходимых для плавания через двери или между проходами, добавляет к их конструкции еще один слой сложности. В настоящем документе рассматриваются эти многогранные проблемы, связанные с проектированием, и предлагается новая объективная функция для оптимизации протяженности связей ВМРД, направленная на сокращение потребления энергии без ущерба для оперативных возможностей роботов.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: Для достижения этой оптимизации использовался метод поиска рассеяния, учитывающий соображения предотвращения столкновения и сингулярности при одновременном обеспечении того, чтобы рука оставалась компактной, когда она не используется. Предлагаемый проект был оценен с помощью моделирования и экспериментальной проверки как здоровых субъектов, так и лиц с нарушениями конечностей. Результаты и выводы: Оптимизация ВМРА продемонстрировала значительное повышение энергоэффективности и пространственной адаптируемости при сохранении требуемой кинематической эффективности АДЛ. Процесс подтверждения подтвердил практическую применимость предлагаемого проекта, подчеркнув его способность повысить мобильность и независимость лиц с нарушениями конечностей. Это исследование вносит вклад в сферу инвалидности и реабилитации, обеспечивая структурированный подход к разработке вспомогательных роботизированных вооружений, которые лучше согласуются с реальными ограничениями и потребностями пользователей.
Оригинал публикации

Optimal design of a wheelchair-mounted robotic arm for activities of daily living.

PURPOSE: The increasing prevalence of upper limb dysfunctions due to stroke, spinal cord injuries, and multiple sclerosis presents a critical challenge in assistive technology: designing robotic arms that are both energy‑efficient and capable of effectively performing activities of daily living (ADLs). This challenge is exacerbated by the need to ensure these devices are accessible for non‑expert users and can operate within the spatial constraints typical of everyday environments. Despite advancements in wheelchair‑mounted robotic arms (WMRAs), existing designs do not achieve an optimal balance-minimizing energy consumption and space while maximizing kinematic performance and workspace. Most robotic arms can perform a range of ADLs, but they do not account for outdoor environments where energy conservation is crucial. Furthermore, the need for WMRAs to be compact in idle configurations-essential for navigating through doors or between aisles-adds another layer of complexity to their design. This paper addresses these multifaceted design challenges by proposing a novel objective function to optimize the link lengths of WMRAs, aiming to reduce energy consumption without compromising the robots' operational capabilities.

MATERIALS AND METHODS: To achieve this optimization, the scatter search method was employed, incorporating considerations of collision and singularity avoidance while ensuring the arm remains compact when not in use. The proposed design was evaluated through simulations and experimental validation with both healthy subjects and individuals with lower limb dysfunctions.

RESULTS AND CONCLUSIONS: The optimized WMRA demonstrated significant improvements in energy efficiency and spatial adaptability while maintaining the required kinematic performance for ADLs. The validation process confirmed the practical applicability of the proposed design, highlighting its potential to enhance mobility and independence for individuals with upper limb impairments. This study contributes to the field of disability and rehabilitation by providing a structured approach to designing assistive robotic arms that better align with real‑world constraints and user needs.

Предметные рубрики MeSH

ИП Урсолов Владлен Сергеевич

ИНН 500118482352 · ОГРНИП 314500117700049

Реквизиты и контакты