Bu tədqiqat, yeriş təlimi sırasında çiyin fleksiya-ekstensiya hareketi oluşdövrarak qol yəllənməsini başlatmak üçün hazırlanan geyiləbilən bir Arm Swing Facilitator Device (ASFD) prototipinin dizeyninı və uygulanabilirliğini araşdırır. Sistem; bəla yerleştirilen 260 W fırçasız mühərrik, cəmi 12:1 nisbətlı iki pilləli kəmər-əzələnaq transmissiyau, Bowden kabəli aktarımı və geniş çiyin iş sahəsi sağlamak amacıyla istifadə edilən ikiqat paraləloqram birləşmə mexanizmindan ibarətdir. Statik yük deneyinde 15,09 N·m, dinamik deneyde 3,417 kg cəmi test kütləsi və 1,1 Hz koşulunda 10,74 N·m maksimum çıxış torku əlde edilmiştir. Beş sağlam kişi iştirakçıyla ayaqüstə və qollar pasif dayanumdayken yapılan uygulanabilirlik deneyinde cihaz 0,8, 1,0 və 1,2 Hz frekanslarında qol yəllənməsini oluşdövrabilmiştir. Buna karşılık tədqiqat yeriş sırasında və ya nevrologik/klinik pasiyent grubunda reabilitasiya etkinliği test etmemiştir.

Tədqiqatnın əsas mühendislik hədəfi təxminən 1 Hz yeriş ritmine karşılık gələn dövrsəl qol hərəkətini oluşdövrurken aktuatorün ağırlığını istifadəçinın qolundan uzaklaştırmak, çiyinun digər serbestlik derecəlerini mümkün olduğunca korumak və fizyolojik çiyin torku mertebesine yaxın bir destek üretmektir. Dizayn hədəfi təxminən 12 N·m kimi bəlirlenmiştir. Motorun nominal torku təxminən 1,02 N·m olduğundan 3:1 və 4:1 iki ötürmə pilləsiyle cəmi 12:1 tork böyütmə nisbətı layihələndirilmişdir.

Transmisyon deneyleri, cəmi mekanik səmərəlilikliliğin hareket frekansına görə değiştiğini göstərmişdir. Toplam səmərəlilik 0,8 Hz'də %82,9, 1,0 Hz'də %86,5 və 1,2 Hz'də %90,1 kimi ölçülmüşdür. Aynı koşullarda cəmi mekanik kayıp sırasıyla %17,1, %13,5 və %9,9'dayan. Tədqiqatçılar daha yüksək frekanstaki səmərəlilik artışını kəmər kavramasının iyileşmesi və sürüşmənın azalmasıyla əlaqələndirirdir.

Omuz iş sahəsi bcərəyanından cihaz fleksiya/ekstensiya və abduksiya/adduksiya hareketlerinin böyük bölümünü korumuşdövr; lakin rotasiya daha sərhədlıdır. İnsan deneyi sırasında ASFD ilə ölçülən maksimum abduksiya 129,76°, fleksiya 125,5°, ekstensiya 36,93°, xarici rotasiya 24,58° və daxili rotasiya 56,21° kimi bildirilmişdir. Tədqiqatnın tartışmasında xarici rotasiya kistiliktının cihazın hədəflenen qol yəllənməsi tapşırığı açistilikndan kabul edilebilir bulunduğu bəlirtilmektedir.

Türkiyə baxımından: Tədqiqat Türkiye'deki klinik tətbiqlar, reabilitasiya merdəfəleri və ya pasiyent populyasiyaları üzərində realleştirilmemiştir. Buna görə cihazın Türkiye'də reabilitasiya uğursı və ya klinik istifadəa uyğunluğu bu tədqiqatdan çıkarılamaz. Bununla bələ tədqiqat; çiyin ekzoskəleti, reabilitasiya robotiği, geyiləbilən mekanizmalar və insan-robot etkileşimi alanlarında çalışan tədqiqat ekipleri açistilikndan mekanik dizayn, tork boyutlandırma, iş sahəsi və insan üzərində erken uygulanabilirlik qiymətləndirməsinin birlikdə necə yürütülebileceğine ilişkin ətraflı bir prototip örneği təqdim edir. Klinik kullanıma geçiş üçün yeriş sırasında test, ikili yapı, hədəf pasiyent grupları, uzun sürəli kullanım və daha geniş örnoynaq üzərində ayrı doğrulamalar lazımdır.

Tədqiqatnın əsas sorusu nədir?

Tədqiqatın əsas sorusu, doğal yeriş frekanslarına yaxın hızlarda çiyin fleksiya-ekstensiya hareketini proqramlaşdırıla bilən şəkildə oluşdövran, eyni zamanda çiyinun digər hareketlerini mümkün olduğunca serbest bırakan geyiləbilən bir cihazın teknik kimi uygulanabilir olup olmadığıdır.

Tədqiqatçılar özəllikle qollarını yeterince başlatamayan və ya qol yəllənməsini dəyişdirməkte zorlanan istifadəçilərın yalnız teksdövransal geri əlaqəden daha güçlü bir mekanik istiqamətləndirməye ihtiyaç duyabileceği probleminden hareket etmektedir. Bununla bələ bu prototip, birbaşa tedavi cihazı kimi deyil, qol yəllənməsi oluşdövrmak üçün gereken tork və hareket xüsusiyyətlərini bəlirlemeye yönəlik bir tədqiqat aracı kimi hazırlanmışdır.

ASFD hansı dizayn gereksinimlerine görə gəliştirildi?

Tədqiqatda qol yəllənməsi üçün beş əsas dizayn gereksinimi tanımlanmıştır:

1. Aktüatörlerin qol üzerine ek yük bindirmemesi üçün bəlta mövqəlandırılması.
2. Yalnız çiyin fleksiya/ekstensiyaunun aktif kimi sürülmesi.
3. Omuzun abduksiya/adduksiya və daxili/xarici rotasiya kimi digər hareketlerinde geniş pasif serbestlik sağlanması.
4. Təxminən 0,8–1,1 Hz normal yeriş frekansı aralığında təxminən sinüzoidal hareket üretilebilmesi.
5. Omuz hareketi üçün yeterli tork oluşdövrulması.

Prototip bu gereksinimleri karşılamak amacıyla sert birləşməlı mekanizma ilə Bowden kabəlilu uzaktan aktüasyonu birləşdirir. Sert birləşməlar uç noktanın geometrisini yoxlayırken Bowden kabəlisu mühərrikin bəlta saxlanılmasına olanak vermektedir.

Kol salınımı üçün gereken tork necə proqnoz edildi?

Tədqiqatçılar yuxarı qol və ön qolu iki birləşməlı müstəvisəl bir mekanizma kimi modəllemiştir. Omuz və dirsek birer tək serbestlik derecəli dönəl oynaq kimi alınmış; oynaq viskozitesi və rijitliği təxminən tork proqnozu amacıyla ihmal edilmiştir.

Standart Newton–Euler dinamik bağıntistilik istifadə edilmişdir:

\[ \tau = H(\theta)\ddot{\theta}+V(\theta,\dot{\theta})+G(\theta) \]

Burada \(\tau=[\tau_s,\tau_e]^T\) çiyin və dirsek tork vektörünü, \(\theta=[\theta_s,\theta_e]^T\) oynaq bucaqlarını, \(H(\theta)\) inersiya matrisini, \(V(\theta,\dot{\theta})\) mərkəzdənqaçma və Coriolis komponentlərini, \(G(\theta)\) isə yerçekimi torklarını temsil etmektedir.

Dizayn simulyasiyaunda çiyin üçün 40° genlik, dirsek üçün 20° genlik və 1 Hz hareket frekansı istifadə edilmişdir. Dirseğin aşırı ekstensiyaa gitmemesi amacıyla ayrıca 20° sıfırdan fərqli bucaq ofseti dikkate alınmıştır.

Antropometrik həssaslıq analizi nə gösterdi?

Tork gereksiniminin yalnız tək bir vücut tipine bağlı kalmaması üçün tədqiqatçılar erkek və kadın əsas antropometriyalerine ek kimi boy və bədən kütləsinde ±%10 değişim uygulamıştır. Toplam on bir koşul qiymətləndirilmişdir.

Cədvəldaki en yüksək maksimum çiyin torku, boyu %10 artırılmış erkek senaryosunda 15,035 N·m'dir. Tədqiqatçılar tipik yetişkin vücut tiplerinin çoğunun cihazın təxminən 12 N·m dinamik kapasitesine yaxın və ya bu sərhəd içində olduğunu, yalnız uç boy senaryosunun bəlirgin şəkildə üzerine çıxışğını bəlirtmektedir.

Mənbədə antropometriyayle ilgili örütubətli bir tutarsızlık var mı?

Evet. Ana metod metninin ilk kısmında simulyasiya parametrlərinin 1,75 m və 76,7 kg bir “healthy U.S. male” üzərindən bəlirlendiği yazmaktadır. Hemen sonrakı həssaslıq analizinde isə 1,75 m və 90,3 kg “US Male”, 1,75 m və 76,6 kg “Healthy Male” kimi ayrı koşullar tanımlanmıştır.

Daha örütubətlisi Ek A'da eyni iki birləşməlı qol modəlinin parametrlərinin “average male subject (169 kg, 1.75 m)” üçün olduğu yazmaktadır. 169 kg dəyəri əsas metindeki 76,6–90,3 kg aralığındaki əsas antropometriyak dəyərlərle uyuşmamaktadır. Mənbədəki bu dəyər sessizce değiştirilmemiştir.

Niyə çift paraləloqram mexanizmi kullanıldı?

Omuz, insan bədənindəki geniş hareket kapasitesine sahip oynaqlarden biridir və geyiləbilən sert mekanizmalarda oynaq ekseni uyumsuzluğu örütubətli bir dizayn problemidir. ASFD'də istifadə edilən double paralləlogram linkage (DPL), cihazın dönme merdəfəinin çiyin merdəfəine yaxın saxlanılmasına və uç birləşmənın geniş bir iş sahəsina ulaşmasına yardımcı olmak amacıyla istifadə edilmişdir.

Tədqiqatın Şəkil 2'si DPL mexanizminın maksimum uzama, maksimum kısalma və nötr mövqəlarda uzaktaki dönme merdəfəini necə koruduğunu göstərir. Şəkil 4 və Şəkil 5 isə mekanizmanın Denavit–Hartenberg koordinat sistemləriyle necə sadəleştirilerek modəllendiğini ayrıntılandırmaktadır.

Motor və güç aktarım sistemi necə tasarlandı?

Aktüatör kimi nominal 1,02 N·m tork üreten 260 W Maxon EC90 fırçasız mühərrik və EPOS4 70/15 mühərrik idarəedicisü istifadə edilmişdir. Təxminən 12 N·m dizayn hədəfi üçün mühərrik çıkışının təxminən 12 kat büyütülmesi gerektiğinden, tədqiqatçılar iki pilləli bir dişli kəmər-əzələnaq sistemi gəliştirmiştir.

Güç sistemi 2 Hz frekans və 40° genlikteki üst dizayn koşulu üçün də kontrol edilmiştir. 12:1 reduksiyala bu hareket təxminən 640 rpm mühərrik hızı gerektirmekte və bu dəyər mühərrikin 1790 rpm nominal hızının altında kalmaktadır.

Niyə mühərrik qolun üzərində deyil?

Motor və ağır güç aktarım komponentləri ALICE tipi bəl daşmaa çərçivəsinin üzərində, gövdeye yaxın mövqəlandırılmıştır. Amaç istifadəçinın yuxarı qolundaki distal kütleyi azaltmaktır.

Motor torku çiyina Bowden kabəlisu üzərindən iletilmektedir. Bu yapı mühərrikin bəlta saxlanılmasına izin verirken DPL və uç birləşmə qolun hareketini takip etmektedir.

Sırt lövhəsi, Bowden kabəlləri və kablo kılıfları birlikdə 2,88 kg'dır. DPL və istifadəçi qoluna bağlanan uc effectorun cəmi kütlesi isə 1,07 kg kimi verilmişdir. Bu ikinci kütlenin etkisini azaltmaq amacıyla DPL montaj bölgəsine torsion yayı eklenmiştir.

İki kademəli transmissiyaun real səmərəlilikliliği nə kadar?

Motor vali, birinci kademe çıkışı və ikinci kademe çıkışının bucaq sürətləriı üç Movəlla DOT IMU ilə 120 Hz seçmə tezliyinda ölçülmüşdür. Hər frekansta 30 saniyəlik stasionar vəziyyət hareketi qeydə alınmıştir.

Birinci kademe üçün ölçülən reduksiya:

\[ N_1=\frac{\omega_{motor}}{\omega_{stage1}} \]

və səmərəlilik:

\[ \eta_1=\frac{3.0}{N_1}\times100\% \]

İkinci kademe üçün:

\[ N_2=\frac{\omega_{stage1}}{\omega_{stage2}} \]

\[ \eta_2=\frac{4.0}{N_2}\times100\% \]

Toplam aktarım:

\[ N_{total}=N_1N_2 = \frac{\omega_{motor}}{\omega_{stage2}} \]

və cəmi səmərəlilik:

\[ \eta_{total} = \eta_1\eta_2 = \frac{12.0}{N_{total}}\times100\% \]

kimi hesaplanmıştır.

Toplam səmərəlilik 0,8 Hz'deki %82,9'dan 1,2 Hz'də %90,1'e yüksəlmiştir. Buna karşılık cəmi kayıp %17,1'den %9,9'a geriləmişdir. Tədqiqatçılar bu eğilimi daha yüksək sürətlarda kəmər kavramasının iyileşmesi və sürüşmənın azalmasıyla əlaqələndirirdir.

Omuz hərəkət sahəsi necə dəyərlendirildi?

ASFD, altı oynaq değişkeniyle seri birləşməlı mekanizma kimi modəllenmiş və uç birləşmənın mövqeyi Denavit–Hartenberg dönüşümleriyle hesaplanmıştır:

\[ {}^{0}T_{6} = {}^{0}T_{1} {}^{1}T_{2} {}^{2}T_{3} {}^{3}T_{4} {}^{4}T_{5} {}^{5}T_{6} \]

Nəticə matrisi:

\[ {}^{0}T_{6} = \begin{bmatrix} {}^{0}R_{6} & {}^{0}d_{06}\\ 0^T & 1 \end{bmatrix} \]

şəklində uc effectorun çiyin merdəfəine görə mövqe və yönəlimini vermektedir.

Şəkil 8, hesablanan uç effektor iş sahəsinı transversal, sagittal və frontal müstəvilerde göstərir. Renk haritalarında kırmızı alanlar mekanizmanın daha yüksək hareket əhatəsina sahip olduğu bölgəleri, siyah nokta isə çiyin merdəfəi kabul edilen başlangıç noktasını temsil etmektedir.

ASFD doğal çiyin hareketini nə kadar sərhədladı?

Tədqiqat alanı ölçməünde cihaz enerjisiz və geriye sürülebilir dayanumda istifadə edilmişdir. Bir iştirakçının çiyin hareketleri IMU ilə cihazlı və cihazsız koşullarda karşılaştırılmış, ayrıca beş erkek iştirakçı benzer hareketleri keyfiyyət kimi realleştirmiştir.

Fleksiyon/ekstensiya və abduksiya/adduksiya hareketlerinin anatomik iş sahəsiyla sırasıyla %86,5 və %72,2'ye varan örtüşme gösterdiği hesabatda bildirilmişdir. Rotasyon hareketleri daha sərhədlıdır. Nəticə bölümünde daxili/xarici rotasiyaun birlikdə yalnız təxminən %50,5 örtüştüğü bəlirtilirken tartışmada xarici rotasiya üçün %26,7 və daxili rotasiya üçün %80,3 dəyərləri ayrı ayrı verilmektedir. Bu fərqli ifadəler qaynaqta aynen mövcuddur.

Statik yük deneyinde nə bulundu?

Statik deneyin amacı sistem nasazlıqsı oluşmadan taşınabilecek maksimum torku bəlirlemektir. İnsan qolunu temsil etmek üçün alüminyum bir test qolu kullanılmış və üzerine kademəli kimi çəki eklenmiştir. Hər çəki koşulu dörd dəfə təkrarlanmışdır.

Statik testte ölçülən maksimum çıxış torku:

15,09 N·m

kimi bildirilmişdir. Tork ilə əlavə edilən kütle arasındaki ilişki təxminən xətti olup tartışma bölümünde \(R^2=0,99\) kimi verilmişdir. Bu maksimum statik dəyər, dizayn hədəfi olan təxminən 12 N·m'nin üzerindedir.

Dinamik yük altında sistemin sərhədi nə oldu?

Dinamik deneylerde test qolu 40° hareket amplitudasınde işlədilmiş və cəmi test kütləsi 0,697 kg'dan 3,417 kg'a kadar artırılmıştır. Aşağı kütlede 1,5 Hz'e kadar çıkılabilmiş, daha ağır koşullarda maksimum əlçatan frekans 1,1 Hz'e düşmüşdür.

En ağır dinamik koşulda, 3,417 kg cəmi kütle və 1,1 Hz hareket frekansında maksimum tork 10,74 N·m kimi ölçülmüşdür. Tədqiqatçılar 1,5 Hz'in daha ağır yüklərde əlde edilememesini sistemin istiqamət dəyişdirmə kapasitesi və güç aktarım yapistiliknın sərhədlarıyla əlaqələndirirdir.

Metin bu deneyleri bir noktada “altı fərqli kütle” kimi tanımlamaktadır; lakin Cədvəl 8, alüminyum qolun yalnız kendi kütlesiyle yapılan ilk koşul daxil yeddi cəmi kütle koşulu göstərir.

İnsan deneyinde kimler yer aldı?

İnsan üzerindeki uygulanabilirlik tədqiqatsına beş sağlam kişi iştirakçı daxil edilmiştir:

• Yaş: 30 ± 7 yıl
• Vücut kütlesi: 90 ± 22 kg
• Boy: 1,80 ± 0,07 m

Katılımcılar ayaqüstə dayanmuş və qollarını aktif kimi sallamamaları, qollarını yanlarında pasif bırakmaları istenmiştir. Bu koşul bilerek seçilmiştir; amaç cihazın istifadəçi katkistilik olmadan qolu tək başına hareket ettirebilme kapasitesini test etmektir. Buna görə bu deney real yeriş deneyi değildir.

İnsan deneyindeki hareket protoqolü necədı?

Hədəf qol yəllənməsi amplitudası 10° kimi bəlirlenmiş, böylece təxminən 20° cəmi hərəkət diapazonu yaradılmışdır. Test frekansları:

• 0,8 Hz
• 1,0 Hz
• 1,2 Hz

kimi seçilmiştir. Frekans kademəli kimi artırılıp azaltılmış və protoqol üç dəfə realleştirilmiştir.

Mənbə metnin bir cümlesinde “0,8 Hz'den 1,0 Hz'e artırıldı və sonra 1,2 Hz'e geri dönüldü” şəklində dilsəl kimi tutarsız bir ifade vardır. Aynı bölümün devamında və Şəkil 11'də deney düzülüşi 0,8 → 1,0 → 1,2 → 1,0 → 0,8 Hz sırasını göstərir. Bu qaynaq daxili ifade sessizce düzəltilmiş kabul edilmeməlidir.

Kol həqiqətən cihazın hareketini takip etti mı?

Evet, qaynaq məlumatları beş sağlıklı iştirakçının passiv qolunun ASFD birləşməsının hareketini yaxın şəkildə takip ettiğini göstərir. Şəkil 11a'daki qol və mekanizma bucaq eğrileri böyük ölçüde üst üste gəlmektedir. FFT əsaslı güç spektral yoğunluğu analizi də uygulanan və realleşen baskın frekansların örtüştüğünü göstərmişdir.

En iyi frekans eşleşmesinin 1 Hz koşulunda bulunduğu bəlirtilmiştir.

İnsan deneyinde çiyin torku necə hesaplandı?

Kullanıcının qolu sagittal müstəvide tək serbestlik derecəli bir sarkaç kimi modəllenmiştir. Tahmini çiyin torku:

\[ \tau_{sh} = I_{sh}\alpha + m_{arm}g\,l_{COM}\sin\theta \]

denklemiyle hesaplanmıştır.

Burada \(I_{sh}\) çiyin merdəfəine görə inersiya momentini, \(\alpha\) bucaqsal təcilyi, \(m_{arm}\) yuxarı ətraf kütlesini, \(g\) yerçekimi təcilıni, \(l_{COM}\) çiyin ilə qol kütlə mərkəzi arasındaki mesafeyi və \(\theta\) IMU ilə ölçülən qol açistiliknı temsil etmektedir.

Açısal təcil, \([\theta,\dot{\theta}]^T\) dayanum vektörü üzərində uygulanan iki dayanumlu diskret Kalman filtri istifadə edilərək hesaplanmıştır.

Motor cərəyanından cihaz torku necə bulundu?

ASFD'nin ürettiği tork mühərrik cərəyanından:

\[ \tau_{ASFD}(t) = N K_t \frac{i}{1000} \]

ifadəsi ilə hesaplanmıştır.

Mənbədə:

• \(N=12\): cəmi aktarım nisbətı
• \(K_t=80,7\ \text{mN·m/A}\): mühərrik tork sabiti
• \(i\): amper cinsinden mühərrik cərəyanı

kimi verilmişdir.

Frekansın tork üzerindeki etkisi istatistiksəl kimi anlamlı mıydı?

Evet. Tork analizi üçün təkrarlı ölçmələr qarışıq-modəl ANOVA kullanılmış və anlamlılık eşiği \(\alpha=0,05\) kimi bəlirlenmiştir.

Frekansın tork üzərində anlamlı əsas etkisi bulunmuşdövr:

\[ F(1.15,9.26)=43.24,\quad p<0.001,\quad \eta^2=0.84 \]

ASFD torku ilə tərs dinamikaten hesablanan çiyin torku arasında da anlamlı əsas fərq vardır:

\[ F(1,8)=18.19,\quad p=0.003,\quad \eta^2=0.69 \]

Frekans ilə tork hesaplama metodi arasındaki etkileşim:

\[ F(1.15,9.26)=60.37,\quad p<0.001,\quad \eta^2=0.88 \]

kimi hesabatda bildirilmişdir.

ASFD'nin hesablanan torku 0,8 Hz'də çiyin torkundan anlamlı derecede yüksək bulunmuşdövr (\(p<0,001\)). Aynı fərq 1,0 Hz'də də anlamlıdır (\(p=0,003\)). 1,2 Hz'də isə iki tork arasında anlamlı fərq bulunmamıştır (\(p=0,318\)). Omuz torkunun frekans yüksəldikçe arttığı və 1,2 Hz'deki en yüksək tepe dəyərin 10 N·m'nin altında kaldığı bildirilmişdir.

Kolun hərəkət diapazonu frekansla değişti mı?

Evet. Frekans koşulunun hərəkət diapazonu üzərində anlamlı etkisi bulunmuşdövr:

\[ F(2,16)=69.640,\quad p<0.001,\quad \eta^2=0.897 \]

Hem mekanizma birləşməsının hem qolun hərəkət diapazonu frekans yüksəldikçe artmışdır. Kol və birləşmə ROM dəyərləri arasında isə anlamlı fərq bulunmamıştır:

\[ F(1,8)=4.032,\quad p=0.080,\quad \eta^2=0.335 \]

Bu nəticə, deney şərtlərinda qol ilə cihaz birləşməsının benzer hareket ettiğini destoynaqektedir.

20 dakikalık kullanımda əzələ yorğunluğu görüldü mü?

Tədqiqatın kısa sürəli EMG qiymətləndirməsinde aşkarlama edilebilir sistematik əzələ yorğunluğu görülmemiştir. Aynı beş iştirakçı ASFD'yi 20 dakika boyunca takmış və Noraxon Ultium kablosuz EMG sistemiyle teksdövraz əlektrod üzərindən postür və çiyin əzələları izlenmiştir.

Yorgunluk qiymətləndirməsinde EMG güç spektrunun median tezliyi (MDF) və orta tezlik (MNF) istifadə edilmişdir. Sağ üst trapezius əzələı üçün xətti eğim:

• MDF: 0,0074 Hz/s
• MNF: 0,0034 Hz/s

kimi verilmişdir. Tədqiqatçılar bu sıfıra yaxın eğimleri 20 dakikalık kullanım sırasında aşkarlama edilebilir bir sistematik frekans düşüşü olmadığının göstergesi kimi şərh etməktadır.

Bu nəticə yalnız beş sağlıklı iştirakçının 20 dakikalık kısa sürəli deneyine aittir. Uzun sürəli kullanım konforu, klinik populyasiyalardaki yorğunluq və ya günlük yaşam kullanım inamliği bu deneyle gösterilmemiştir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• ASFD prototipi çiyin fleksiya/ekstensiya yönünde proqramlaşdırıla bilən dövrsəl hareket oluşdövrabilmiştir.
• Statik yük testinde maksimum 15,09 N·m tork ölçülmüşdür.
• Dinamik yük testinde 3,417 kg və 1,1 Hz koşulunda maksimum 10,74 N·m tork əlde edilmiştir.
• İki kademəli transmissiyaun cəmi səmərəliliyi 0,8 Hz'də %82,9'dan 1,2 Hz'də %90,1'e yüksəlmiştir.
• Beş sağlam kişi iştirakçının passiv qolları 0,8–1,2 Hz frekanslarında cihaz tarafından hareket ettirilebilmiştir.
• Kol ilə cihaz birləşməsının hareket bucaqklıkları arasında istatistiksəl kimi anlamlı fərq bulunmamıştır.
• 20 dakikalık kısa sürəli EMG qiymətləndirməsinde aşkarlama edilebilir sistematik əzələ yorğunluğu gözlenmemiştir.
• Fleksiyon/ekstensiya və abduksiya/adduksiya iş sahəsi, rotasiyaa görə daha az kistiliktlanmıştır.

Tədqiqatın destoynaqediği və ya test etmediği nəticələr

• Tədqiqat, cihazın reabilitasiya tedavisini iyileştirdiğini göstərmir.
• İnme, Parkinson xəstəliyi, onurğa beyni zədəsi və ya başqa bir klinik grupta etkinlik test edilməmişdir.
• İnsan deneyi yeriş sırasında realleştirilmemiştir; iştirakçılar ayaqüstə və qolları pasif dayanumdadır.
• Beş sağlam kişiten əlde edilen nəticələr genəl nüfusa və ya pasiyentlara birbaşa genəllerütubətez.
• 20 dakikalık EMG sonucu uzun dörütubət kullanımda yorğunluq olmayacağını sübut etmir.
• Tek taraflı prototip ikili qol yəllənməsi reabilitasiyaunun etkinliğini göstərmir.
• Xarici çiyin rotasiyaundaki məhdudiyyət giderilmiş değildir.
• Uzun dörütubət mekanik dayanıqlılıq və aktuator ömrü əhatəlı şəkildə test edilməmişdir.
• Prototipin real yeriş sırasında qol yəllənməsini dəyişdirmə kabiliyeti gələcək iş konusu kimi bırakılmıştır.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Tədqiqatın deneysəl yapistilik

Kol modəlinde istifadə edilən əsas parametrlər

Güç aktarım səmərəliliyi

İnsan deneyinin ölçmə düzülüşi

Kol hareketi və cihaz birləşməsının hareketi iki ayrı IMU ilə qeydə alınmıştir. IMU məlumatları kablosuz kimi ağıllı təlefona aktarılmıştır. Bu iki sensorün amacı qol ilə mekanizma arasında backlash, boşluk və ya zamanlama fərqi olup olmadığını müstəqil kimi qiymətləndirməktir.

Katılımcı inamliği üçün yazılımsal inamlik mekanizmalarının yanında əlde tutulan bir dead-man switch istifadə edilmişdir.

İstatistiksəl analiz

İstatistiksəl əməliyyatler SPSS v29 ilə realleştirilmiştir. Tork və hərəkət diapazonu üçün təkrarlı ölçmələr qarışıq-modəl ANOVA kullanılmış və anlamlılık eşiği:

\[ \alpha=0.05 \]

kimi bəlirlenmiştir.

Qloballik varsayımı Mauchly testiyle dəyərlendirilmiş; ihlal dayanumunda Greenhouse–Geisser düzəltmesi tətbiq edilmişdir. Anlamlı fərqlilıkların hansı frekans çiftlerinden qaynaqlandığını bəlirlemek üçün Bonferroni düzəltməli post-hoc müqayisəlar istifadə edilmişdir.

EMG ölçməü

Kısa dörütubət konfor və potansiyəl əzələ yorğunluğu Noraxon Ultium kablosuz EMG sistemiyle qiymətləndirilmişdir. Dokuz əlektrod; üst və alt trapezius, rectus abdominis ilə ASFD'nin bulunduğu sağ qoldaki anterior, middle və posterior dəltoid daxil postür və çiyin əzələlarına yerleştirilmiştir.

Katılımcılar cihazı 20 dakika boyunca sürekli takmıştır. Analiz üçün EMG güç spektrunun median tezliyi (MDF) və orta tezlik (MNF) istifadə edilmişdir.

Mənbə daxili tutarsızlıkların teknik xülasəi

• Ana modəl metninde 1,75 m və 76,7 kg “healthy U.S. male” kimi verilirken antropometriyak cədvəlda “US Male” 90,3 kg və “Healthy Male” 76,6 kg kimi ayrılmıştır.
• Ek A, modəl parametrlərini “average male subject (169 kg, 1.75 m)” üçün verilmiş kimi tanımlar. 169 kg dəyəri əsas metindeki əsas vücut kütləleriyle uyuşmaz.
• Rotasyon iş sahəsi nəticə bölümünde birleşik kimi %50,5'e kadar örtüşme şəklində ifade edilirken tartışmada xarici rotasiya %26,7, daxili rotasiya %80,3 kimi ayrı dəyərlərle bucaqklanır.
• Dinamik yük metodi “altı fərqli kütle” ifadesini kullanırken Cədvəl 8, yüksüz alüminyum test qolu daxil yeddi cəmi kütle koşulu listəler.
• İnsan deney protoqolündeki bir cümlede 0,8 Hz'den 1,0 Hz'e çıkıldıktan sonra “1,2 Hz'e geri dönüldü” ifadesi istifadə edilmişdir; eyni bölümdeki deney düzülüşi 0,8 → 1,0 → 1,2 → 1,0 → 0,8 Hz şəklindədir.
• Statik yük testinde sistem nasazlıqsı üç koşulla tanımlanırken tartışma bölümünde “daha əvvəl tartışılan dörd kriter” ifadesi mövcuddur.

Əsas metodsəl məhdudiyyətlər

• İnsan deneyine yalnız beş sağlam kişi katılmıştır.
• Katılımcılar deney sırasında yürümemiştir.
• Kollar tamamen pasif tutularak en yüksək yardım gereksinimi senaryosu test edilmişdir.
• Prototip tək tərəflidır.
• Xarici çiyin rotasiyaunda bəlirgin hareket kistiliktı vardır.
• 20 dakikalık deney uzun dörütubət geyiləbilənlik qiymətləndirməsi değildir.
• Uzun dörütubət mekanik dayanıqlılıq henüz araştırılmamıştır.
• Klinik populyasiyada reabilitasiya etkisi dəyərlendirilmemiştir.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam orijinal tədqiqat adı: Design and Feasibility Assessment of a Prototype Wearable Upper-Limb Device for Facilitating Arm Swing Training

Müəlliflər: Ali Faeghinejad, Liam Hawthorne, Babak Hejrati.

Yazar sırası: Mənbədəki sıra aynen korunmuşdövr.

Eş birinci / eş katkı: Mənbədə eş birinci və ya eş katkı beyanı mövcud deyil.

Sorumlu yazar: Babak Hejrati.

Kurum: Biorobotics & Biomechanics Laboratory, Mechanical Engineering Department, University of Maine, Orono, Maine, ABD.

Mənbə növü: Hakemli deneysəl tədqiqat məqaləsi; geyiləbilən reabilitasiya robotu dizeyni, mekanik modəlleme, prototip doğrulama və sağlıklı insan üzərində uygulanabilirlik tədqiqatsı.

Jurnal: Actuators.

Nəşriyyat: MDPI.

Bibliyoqrafik künyesi: Actuators 2026, 15(1), 27.

Məqalə numarası: 27.

DOI: 10.3390/act15010027.

Rəsmi nəşr birləşməsı:https://doi.org/10.3390/act15010027

Gönderim tarihi: 22 Ekim 2025.

Revizyon tarihi: 13 Aralık 2025.

Kabul tarihi: 24 Aralık 2025.

Yayın tarihi: 3 Ocak 2026.

Lisenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Maliyyələşdirmə: National Science Foundation, grant 2145177.

Etik kurul: Tədqiqatın Həlsinki Bildirgesi'nə uyğun yürütüldüğü və University of Maine Institutional Review Board tarafından onaylandığı bəlirtilmektedir. Mənbədə onay bilgisi “IRB 15 April 2019” şəklində verilmişdir.

Bilgilendirilmiş razılıq: Tədqiqatya katılan bütün kişilerden məlumatlandırılmış razılıq alındığı bildirilmişdir.

Məlumat əlçatanlığı: Veri setinin müəlliflərdan talep üzerine edinilebileceği bəlirtilmiştir.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər çıkar çatışması olmadığını beyan etmiştir.

Müəllif töhfələri: A.F.; insan deneyi, məlumat analizi, yazılım simulyasiyau və gözden geçirme/tənzimləmə. L.H.; cihaz dizeyni, statik və dinamik yük deneyleri, məlumat analizi və ilk taslak. B.H.; kavramsallaştırma, danışmanlık, finansman edinimi və gözden geçirme/tənzimləmə.

Bilimsəl məzmun sərhədi: Bu Verianla yazistilikndaki tork dəyərləri, transmissiya səmərəliliklilikleri, iş sahəsi, hareket frekansları, insan deneyleri, istatistiksəl nəticələr, EMG nəticələri və mekanik dizayn detalları incəlenen əsas tədqiqatya dayanmaktadır. Bibliyoqrafik identiklik doğrulaması xaricində xarici qaynaqlardan yeni deneysəl və ya klinik nəticə eklenmemiştir.

Əsas şərh sərhədi: Tədqiqat bir uygulanabilirlik və prototip qiymətləndirməsidir. İnsan deneyleri yalnız beş sağlam kişi iştirakçıyla, ayaqüstə və qollar pasif dayanumda yapılmıştır. Cihazın yeriş sırasında qol yəllənməsini değiştirebildiği, nevrologik reabilitasiya sağladığı və ya klinik nəticələrı iyileştirdiği bu tədqiqat tarafından gösterilmemiştir.

Mənbə daxilində örütubətli tutarsızlıklar

• Antropometrik əsas bədən kütləsi əsas metindeki 76,7 kg, həssaslıq analizindeki 76,6 kg “Healthy Male” və 90,3 kg “US Male” dəyərləri arasında fərqli biçimlerde tanımlanmaktadır.
• Ek A'daki “169 kg, 1.75 m average male subject” ifadesi əsas metindeki antropometriyak dəyərlərle uyuşmamaktadır.
• Omuz daxili/xarici rotasiya iş sahəsina ilişkin birleşik %50,5 ifadesi ilə tartışmadaki ayrı %26,7 xarici və %80,3 daxili rotasiya dəyərləri eyni şəkilde sunulmamaktadır.
• Dinamik deney anlatistilik altı fərqli kütleden söz ederken cədvəl, başlangıç alüminyum qolu daxil yeddi cəmi kütle koşulu göstərir.
• Frekans protoqolündeki “1,2 Hz'e geri dönüldü” ifadesi deneyin kademəli artış sırasıyle dilsəl kimi uyuşmamaktadır.
• Statik sistem nasazlıqsı metodde üç ölçütle tanımlanmasına rağmen tartışmada dörd kriterden söz edilmektedir.