用于评估上肢康复外骨骼的测试台

可穿戴机器人技术的潜力毋庸置疑。然而，量化其价值却很困难。各类外骨骼机器人已开发并测试用于上肢康复，但评估尚未标准化，尤其在儿科康复中。本文提出一种上肢外骨骼定量评估方法，其如同测试台一般，可用于可复现的测试。我们利用运动学建模与实验测量（使用集成于Dynamixel执行器中的传感器）确定了活动范围（ROM）与关节力矩。所提出的测试台可在旋前-旋后（PS）任务期间提供精确的活动范围（ROM）与关节力矩。物理原型在PS任务期间获得的活动范围约为156.26 ± 4.71{\deg}，而多体模型约为146.84 ± 14.32{\deg}。结果表明，与模拟力矩平均范围（0.2 ± 0.05 N.m）相比，实验力矩平均范围（0.28 ± 0.06 N.m）被高估了40%，而与模拟力矩最高范围（0.29 N.m）相比仅被高估3.4%。对于实验测量，测试-重测信度在会话内极佳（0.96-0.98），在会话间为极佳（0.93）或良好（0.81-0.86）。最后，所建议的方法提供了接近PS任务期间所需正常ROM的活动范围。这些结果验证了测量的准确性，并凸显了所提方法的相关性。所提出的测试台可成为评估外骨骼的参考标准。本研究还解决了关节力矩精确评估的方法学问题，可服务于诸如外骨骼执行器选型或人体肌肉力无创评估等应用。