一种新型被动职业肩部外骨骼——可调节主助力角度用于仰头任务
机器人学
2024-11-26 v2
摘要
目标：仰头任务是引发职业性肌肉骨骼障碍的主要诱因。旨在减少肩部物理负荷，被动肩部外骨骼因其轻便、经济且有效而在行业中日益流行。然而，它们只能适应特定任务，无法在紧凑性和足够活动范围之间获得有效平衡。方法：我们提出了一种新型被动职业肩部外骨骼，以处理不同仰头任务，这些任务具有不同的肩部抬高角度，同时确保足够的活动范围。通过构建运动学模型和仿真，我们开发了符合人体工程学的肩部结构。随后，我们设计了一个配备可调节主助力角度的力矩发生器，通过被动 clutch 机制在低和高帮助相位之间切换。招募了10名健康受试者，以完成螺栓作业来验证其功能。结果：测量的活动范围结果显示，该外骨骼在肩部前后屈伸（164°）和水平屈伸（158°）中均能确保足够的活动范围。螺栓作业的实验结果表明，该外骨骼可减少肌肉激活（最高可降低49.6%），降低感知 effort 和沮丧感，并提供了改进的用户体验（评分为79.7分）。结论：这些结果表明，所提出的外骨骼能够保证自然运动并在仰头作业中提供有效的帮助，从而有潜力减少肌肉骨骼障碍的风险。意义：所提出的外骨骼为多任务灵活性和有效帮助提供了思路，凸显了外骨骼应用潜力的前景。
引用
@article{arxiv.2411.13770,
title = {A Novel Passive Occupational Shoulder Exoskeleton With Adjustable Peak Assistive Torque Angle For Overhead Tasks},
author = {Jin Tian and Haiqi Zhu and Changjia Lu and Chifu Yang and Yingjie Liu and Baichun Wei and Chunzhi Yi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.13770},
year = {2024}
}