Design, implementation and control of a self-aligning full arm exoskeleton for physical rehabilitation
Üst extremite fiziksel rehabilitasyonu için kendinden hizalamalı bir tam kol dıs ıskeletinin tasarımı, uygulanması ve kontrolü
- Tez No: 392256
- Danışmanlar: DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizyoterapi ve Rehabilitasyon, Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Physiotherapy and Rehabilitation, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Bu tezde robot destekli rehabilitasyon için omuz dönüş hareketleriyle birlikte omuz kemeri hareketlerine de izin veren, özgün, beslemeli, kendinden hizalamalı dış iskelet olan AssistOn-Arm'ın kinematiğini, dizaynını, karakterize edilmesi ve kullanıcı değerlendirmesini sunuyoruz. AssistOn-Arm glenohumeral ekleminin merkezinin öteleme hareketlerine aktif ve pasif olarak olanak sağlarken, el dirseği ve bileğinin öteleme hareketlerini de pasif olarak telafi eder. Tüm eklemlerinin kendinden hizalaması sayesinde, AssistOn-Arm insan eklemleri ile dış iskelet eksenleri arasında ideal eşleşme sağlayarak terapi süresince ergonomi ve konforu garanti etmis ve kol ve el eklemlerinin teripilerinde kullanılan kullanılabilir hareket açıklığını genişletmiş olur. Buna ek olarak AssistOn-Arm'ın bu kendinden hizalama özelliği hastayı dış iskelete bağlamak için gereken süreyi önemli ölçüde azaltır. AssistOn- Arm glenohumeral öteleme hareketleri (kürek kemiği elevasyon/depresyon ve öne doğru uzatma/geri çekme) ve kürek kemiği dengeleme egzersizlerini, kol dış iskeletlerinin yapabildiği terapi çeşitliliğini artırarak uygulayabilmektedir. Hastayla olan etkileşiminin nazik olması ve güvenliğin sağlanması için, çok kademeli makara temelli aktarması ve yay temelli pasif yer çekimi telafi mekanizması sayesinde AssistOn-Arm pasif olarak geri sürülebilir şekilde dizayn edilmiştir. AssistOn- Arm'ın hastalarla olan etkileşimi güvenli olarak düzenlemesi için açık ve kapalı döngü empedans kontrolleri uygulanmış ve cihazın performansı deneysel olarak nitelendirilmiştir. Ayrıca cihazın ergonomisi ve kullanılabilirliği insanlı deneylerle gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
We present kinematics, design, control, characterization and user evaluation of AssistOn-Arm, a novel, powered, self-aligning exoskeleton for robot-assisted upper extremity rehabilitation that allows for movements of the shoulder girdle as well as shoulder rotations. AssistOn-Arm can both actively and passively enable translational movements of the center of glenohumeral joint, while also passively compensating for the translational movements at elbow and wrist. Automatically aligning all its joint axes, AssistOn-Arm provides an ideal match between human joint axes and the exoskeleton axes, guaranteeing ergonomy and comfort throughout the therapy, and extending the usable range of motion for upper extremity movement therapies. Furthermore, self-aligning feature of AssistOn-Arm significantly shortens the setup time required to attach the patient to the exoskeleton. In addition to the typical shoulder rotation exercises, AssistOn-Arm can deliver glenohumeral mobilization (scapular elevation/depression and protraction/retraction) and scapular stabilization exercises, extending the type of therapies that can be administered using the upper-arm exoskeletons. To ensure safety and gentle interactions with the patient, AssistOn-Arm is designed to be passively backdriveable, thanks to its capstan-based multi-level transmission and spring-based passive gravity compensation mechanism. Open and closed-loop impedance controllers have been implemented to safely regulate interactions of AssistOn-Arm with patients and performance of the device has been experimentally characterized. Ergonomy and useability of the device has also been demonstrated through human subject experiments.
Benzer Tezler
- Design, implementation and control of an overground gait and balance trainer with an active pelvis-hip exoskeleton
Aktif pelvis-kalça dış iskeletli zemin üzeri yürüyüş ve denge rehabilitasyon cihazının tasarımı, uygulanması ve kontrolü
HAMMAD MUNAWAR
Doktora
İngilizce
2017
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Design, implementation and control of rehabilitation robots for upper and lower limbs
Üst ve alt ekstrimite rehabilitasyon robotlarının tasarımı, uygulaması ve kontrolü
MEHMET ALPER ERGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Design, ımplementation and control of self-aligning, bowden cable-driven, series elastic exoskeletons for lower extremity rehabilitation
Kendini hizalayan, bowden kablo sürülü, seri elastik eyleyicili alt ekstremite rehabilitasyonu amaçlı dışiskeletlerin tasarımı, uygulaması ve kontrolü
BEŞİR ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Design, implementation, control and user evaluations of an active hip exoskeleton and a balance trainer
Aktif kalçca eksoskeletonu ve denge rehabilitasyonu robotunun tasarımı, uyguluması, kontrolu ve kullanıcı değgerlendirmeleri
ALİ YAŞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Design, Implementation, Control, and User Evaluations of AssistOn-Arm Self-Aligning Upper-Extremity Exoskeleton
Kendinden Hizalamalı Üst Ekstremite Dış İskeleti AssistOn-Arm'ın Tasarımı, Uygulaması, Kontrolü ve Kullanıcı Değerlendirmeleri
MUSTAFA YALÇIN
Doktora
İngilizce
2020
Fizyoterapi ve RehabilitasyonSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN PATOĞLU
PROF. DR. ERHAN BUDAK
DOÇ. DR. GÜLLÜ KIZILTAŞ ŞENDUR