Utafiti huu unachunguza fimbo ya kutembelea ya kirobotiki yenye uzito wa takribani kilo 1,3, yenye mota na gurudumu linaloweza kubadilika umbo, iliyotengenezwa ili kutoa msaada wakati wa kutembea kwa watu wenye vikwazo vya kiwango cha chini vya uhamaji. Ubunifu mkuu wa fimbo hii ni kuunganisha magurudumu yasiyo ya nyumatiki, yanayonyumbulika, yaliyotengenezwa kwa uchapishaji wa 3D kwa kutumia thermoplastic polyurethane (TPU) yenye ugumu wa 95A Shore, na udhibiti wa mota unaotegemea Linear Quadratic Regulator (LQR). Katika majaribio, magurudumu yenye kunyumbulika zaidi yalionyesha faida dhidi ya gurudumu gumu katika kuvuka vizuizi vidogo na kupunguza uhamishaji wa mitetemo ya masafa ya juu kwa mtumiaji kwenye nyuso mbalimbali ngumu. Hata hivyo, torque ndogo ya mota ya prototype inaweka kikomo utendaji katika mizigo mikubwa, na tathmini za watumiaji hazithibitishi ufanisi wa kliniki wa kifaa au kwamba kinazuia kuanguka.

Katika majaribio ya kuvuka vizuizi, gurudumu maalum laini zaidi lilivuka vizuizi vya urefu wa 45 mm katika majaribio yote matano, lakini halikufaulu kwenye kizuizi cha 55 mm. Gurudumu hybrid lilifanikiwa kikamilifu hadi 25 mm, na katika 35 mm lilifaulu katika majaribio matatu kati ya matano, sawa na kiwango cha mafanikio cha %60. Gurudumu gumu lilionyesha mafanikio ya %80 kwenye kizuizi cha 25 mm na likashindwa kuanzia 35 mm. Watafiti wanahusisha matokeo haya na uwezo wa compliance ya gurudumu kuongeza eneo la mawasiliano na kufuata jiometria ya kizuizi; hata hivyo, vipimo vilifanywa chini ya mizigo ya chini kiasi ambayo mota za prototype ziliweza kubeba.

Katika majaribio ya mitetemo, magurudumu magumu, hybrid na laini yalilinganishwa kwenye sakafu ya mbao, paving ya mawe ya mtindo wa Ureno, asphalt, gridi ya chuma na nyasi. Uchambuzi wa Fast Fourier Transform (FFT) ulionyesha kwamba, hasa kwenye masafa ya juu, magurudumu yanayonyumbulika yanaweza kupunguza uhamishaji wa mitetemo. Gurudumu laini lilitoa vipengele vya acceleration vya masafa ya juu vilivyo chini zaidi kwenye nyuso nyingi ngumu, huku gurudumu hybrid likichaguliwa kwa majaribio ya baadaye ya binadamu kwa sababu liliendelea kutoa msaada wa kimuundo unaohitajika kwa matumizi.

Katika tathmini ya kwanza ya msingi kwa binadamu, washiriki watano ambao hawakuwa na tatizo la kutembea walijaribu mipangilio miwili tofauti ya udhibiti. Washiriki wote watano walisema Controller B iliyorekebishwa upya ilikuwa thabiti zaidi na kwamba udhibiti huo ulikuwa wa kueleweka zaidi wakati wa kutembea kwa dual-task. Baadaye, watu 30 wenye umri wa miaka 65–80 wenye vikwazo vya kiwango cha chini vya uhamaji walijaribu prototype katika mazingira ya rehabilitation chini ya usimamizi wa wataalamu wa afya. Makala iliripoti mtazamo wa jumla kuwa %50 chanya, %25 neutral na %25 hasi. Kwa kuwa asilimia hizi hazilingani moja kwa moja na idadi kamili ya watu katika sampuli ya watu 30, haijaelezwa kama matokeo yalizungushwa au la.

Tathmini kwa mtazamo wa Uturuki: Utafiti uliendelezwa na kutathminiwa nchini Ureno. Mbinu ya fimbo ya kirobotiki inaweza kutoa mwelekeo wa kihandisi unaostahili kuchunguzwa kwa huduma za wazee, msaada wa uhamaji wa nyumbani na teknolojia za rehabilitation nchini Uturuki; hata hivyo, anthropometry ya watumiaji, aina za sakafu zinazotumika sana, taratibu za rehabilitation, mahitaji ya usalama wa kifaa, mahitaji ya motor/torque na profaili za watumiaji wa kliniki lazima zithibitishwe tofauti katika mazingira ya Uturuki. Matokeo ya kukubalika na matumizi kutoka kwa sampuli ndogo za watumiaji nchini Ureno hayapaswi kuhamishwa moja kwa moja kwa watumiaji nchini Uturuki.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Sehemu kubwa ya tafiti kuhusu vifaa vya kirobotiki vya kusaidia uhamaji inalenga walkers zenye magurudumu na fremu kubwa zaidi za msaada. Ingawa vifaa hivi vinaweza kutoa msaada mkubwa wa kimitambo, uzito na nafasi vinayotumia vinaweza kufanya matumizi kuwa magumu katika mazingira finyu na yenye vitu vingi kama nyumba. Fimbo ya kirobotiki ni aina ndogo zaidi ya kifaa; hata hivyo, kwa sababu ina sehemu moja tu ya kugusa ardhi, huleta changamoto kubwa zaidi za usanifu kuhusu uthabiti na uwezo wa kusogea kwenye nyuso zisizo tambarare.

Pengo ambalo utafiti huu unajaribu kutatua ni kuunda fimbo ya kirobotiki ambayo ni nyepesi, ya gharama ya chini na ndogo vya kutosha kwa matumizi ya kila siku, huku ikiweza kuvuka hitilafu ndogo za uso na kumpa mtumiaji msaada wa ziada wa kimitambo. Kwa lengo hili, watafiti waliongeza gurudumu lisilo la nyumatiki linaloweza kubadilika umbo kwenye usanifu wa fimbo yenye mota na gurudumu moja.

Prototype iliundwaje?

Mwili wa fimbo uliundwa kwa kuunganisha fimbo ya kawaida ya alumini na fremu ya alumini inayobeba mota, vifaa vya kielektroniki na gurudumu. Uzito wa jumla wa prototype ni takribani 1,3 kg. Katika usanifu wa mfumo, MPU6050 inertial measurement unit (IMU) ilitumika kupima pembe ya mwinamo wa fimbo, Interlink 402 force-sensitive resistor (FSR) kupima nguvu inayotumiwa na mtumiaji kwenye mpini, NodeMCU ESP32 microcontroller kufanya hesabu za udhibiti, na BTS7960 H-bridge driver kuendesha mota.

Processor ya ESP32 yenye cores mbili na 240 MHz hufanya kazi za udhibiti na filtering. Ingawa imeelezwa kuwa muunganisho wa Bluetooth unaweza kutumika baadaye kwa kazi kama remote processing au gait analysis, majaribio ya msingi ya utafiti huu hayalengi environmental sensing au autonomous navigation. Kifaa hiki, tofauti na mbinu ya kawaida ya “smart cane” inayotambua vizuizi vya mazingira kwa watu wenye ulemavu wa kuona, kinalenga kutoa msaada wa kimitambo kwa kutembea kwa mtumiaji.

Upimaji wa pembe na filtering ya mitetemo hufanywaje?

Data ya accelerometer na angular velocity kutoka MPU6050 iliunganishwa katika Kalman filter ili kukokotoa pembe ya fimbo dhidi ya wima. Watafiti pia walitumia low-pass filter kwenye output ya Kalman filter hasa ili kupunguza athari za kutetemeka kwa mkono kwenye signal ya pembe.

Uhusiano wa filter uliotolewa katika utafiti ni huu:

\[ s_t=\alpha x_t+(1-\alpha)s_{t-1}, \qquad t>0 \]

Hapa \(x_t\) ni makadirio ya sasa ya pembe kutoka Kalman filter, \(s_{t-1}\) ni thamani ya awali iliyofanyiwa filtering, na \(s_t\) ni thamani ya sasa iliyofanyiwa filtering. Smoothing coefficient \(\alpha\), kulingana na cutoff frequency, ni:

\[ \alpha=\frac{2\pi f_c\Delta t}{1+2\pi f_c\Delta t} \]

na ilikokotolewa hivyo. Katika utafiti, \(f_c=4\ \text{Hz}\) na sampling period \(\Delta t=4\ \text{ms}\) zilitumika na \(\alpha=0{,}091\) ikapatikana. Digital low-pass filter ya ndani ya MPU6050 iliwekwa 21 Hz kwenye raw sensor level.

Nguvu inayotumiwa na mtumiaji kwenye fimbo ilipimwaje?

FSR sensor kwenye mpini ilitumika kufuatilia nguvu inayohamishwa na mtumiaji kwenda kwenye fimbo. Measurement range ya sensor ilikalibishwa hadi takribani kilo 10. Ubadilishaji wa majaribio kati ya raw ADC value \(x\) inayosomwa na ESP32 na calibrated force value kwa gramu ulitolewa katika chanzo kama:

\[ F(x)=8.977\left(e^{0.001802147x}-1\right) \]

Equation hii hubadilisha electrical output ya sensor kuwa makadirio ya mzigo yanayoweza kutumika wakati wa jaribio.

Kwa nini gurudumu linaloweza kubadilika umbo lilitumika?

Gurudumu la fimbo ya kirobotiki lilitengenezwa kwa uchapishaji wa 3D kwa kutumia TPU yenye ugumu wa 95A Shore. Unyumbufu na uwezo wa TPU kustahimili uchakavu huifanya iwe material inayofaa kwa gurudumu linalohitaji deformation ya kurudiwa chini ya mzigo. Hata hivyo, tabia halisi ya kimitambo ya gurudumu haiamuliwi tu na ugumu wa material, bali pia na beam na spoke geometry ndani ya gurudumu.

Katika utafiti, miundo minne mikuu inayoweza kubadilika umbo iliundwa: miundo miwili tofauti ya radial (Radial va na Radial vb yenye spoke chache), muundo wa honeycomb (Honeycomb) na gurudumu hybrid (Hybrid) linalounganisha vipengele vya radial na vya angle. Kwa kulinganisha, gurudumu gumu pamoja na gurudumu maalum laini sana liliongezwa ili kuonyesha wazi zaidi athari ya unyumbufu.

Deformation katika mwelekeo wa wima inaweza kupanua eneo la mawasiliano la gurudumu na ardhi na kusaidia kufuata jiometria ya hitilafu ya uso. Tabia hii huruhusu sehemu ya mshtuko kufyonzwa katika deformation ya gurudumu badala ya kuhamishwa moja kwa moja hadi mwili wa fimbo na mpini. Hata hivyo, unyumbufu mwingi pia huleta hatari ya kutotoa msaada wa kutosha wakati mtumiaji anaweka mzigo kwenye fimbo. Kwa hiyo tatizo la usanifu si kutengeneza “gurudumu laini iwezekanavyo”, bali kupata balance sahihi kati ya shock damping na load-bearing stiffness.

Modeli ya kimitambo ya gurudumu

Watafiti wanaeleza gurudumu linaloweza kubadilika umbo kwa dhana kama mfumo wa radial spring-damper elements. Spring elements zinawakilisha elastic deformation ya rim na spoke structure, huku dampers zikiwakilisha energy loss kupitia material hysteresis. Katika mfano uliorahisishwa wenye spoke tatu, \((K_i,\beta_i)=(50,3{,}7)\) na \(M=1{,}3\ \text{kg}\) zilitumika kuonyesha transient response kwa mechanical disturbance.

Modeli hii hutenganisha maeneo mawili ya utendaji. Chini ya mzigo mdogo, gurudumu linapobaki karibu na umbo la duara, modeli ya gurudumu moja yenye gurudumu gumu hukubalika kama approximation inayotosha kwa udhibiti. Mzigo unapoongezeka, radius ya gurudumu hubadilika kwa kiasi kikubwa, rolling resistance huongezeka na linear model ya sasa hupoteza uhalali. Watafiti wanasisitiza kwamba ikiwa motor yenye nguvu zaidi itatumika, control model mpya inayozingatia variable effective radius inaweza kuhitajika.

Jukumu la LQR control ni nini?

Fimbo imemodeliwa kidynamically kama mfumo unaofanana na inverted pendulum unaosogea juu ya gurudumu. Mbinu ya LQR huamua feedback gains kwa kuweka balance ya kihisabati kati ya deviation ya state variables na control input. Basic control cost ni:

\[ J(u)=\int_{0}^{\infty}\left(x^TQx+u^TRu\right)dt \]

Katika expression hii, \(Q\) huamua kiwango cha adhabu kwa state errors, na \(R\) huamua adhabu kwa motor control effort. Katika chanzo:

\[ Q= \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 1 & 0\\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{bmatrix} \]

ilitumika. Kwa motors za kasi ya chini \(R=0{,}001\), huku kwa motor ya kasi ya juu \(R=0{,}1\) ikichaguliwa ili kupata control behavior laini zaidi.

Ingawa modeli ya awali ya LQR inategemea state variables nne—position, linear velocity, cane angle na angular velocity—prototype ya sasa hupima moja kwa moja angle na angular velocity pekee. Kwa hiyo katika udhibiti halisi ni gains \(K_3\) na \(K_4\) tu zilizotumika na feedback ikawa:

\[ u=-\left(K_3\theta+K_4\dot{\theta}\right) \]

Hapa \(\theta\) inawakilisha pembe ya fimbo dhidi ya wima, \(\dot{\theta}\) angular velocity, na \(u\) motor control voltage.

Katika chanzo, gain vector ya motor ya kasi ya chini imetolewa kama \(K_{low}=[-31{,}62,-17{,}73,247{,}43,60{,}17]\). Hata hivyo, kipengele cha tatu cha vector ya pili kwa motor ya kasi ya juu kimechapishwa kama “45.3x0”. Kwa kuwa expression hii si thamani moja ya namba iliyo wazi, haijasahihishwa kimya kimya na kutumika hapa.

Maana ya range ya −10° hadi +10°

Katika matumizi ya kawaida mfumo umewekwa kufanya kazi na cane angle takribani kati ya −10° na +10°. Kwa sababu LQR control pekee inaweza kutoa overshoot badala ya kusimama thabiti kwenye reference ya +10°, safety logic ya ziada inatumika kwenye physical prototype: fimbo inapofika +10°, nguvu ya motor hukatwa, mtumiaji anaweza kuweka mzigo kwenye fimbo, na angle inaporudi kwenye working range motor huwashwa tena. Karibu na −10°, motor huanza kusogeza fimbo mbele tena.

Suluhisho hili liliwezesha majaribio ya prototype; lakini pia linaonyesha kwamba mfumo wenye control input moja hauwezi kudhibiti kwa kujitegemea linear wheel speed na cane angle kwa wakati mmoja. Watafiti wanasema mbinu za udhibiti zilizoendelea zaidi, zinazoweza ku-adapt kwa mtumiaji na wheel deformation, zitahitajika baadaye.

Kwa nini uchaguzi wa motor ulikuwa muhimu?

Motors mbili zilijaribiwa. Ingawa model 5840-555 ina maximum speed ya 470 rpm, torque yake ilikuwa ndogo na ilisimama kwa urahisi mzigo ulipowekwa kwenye fimbo. Model 5840-31zy ina maximum speed ya 160 rpm na hivyo ni polepole zaidi, lakini ilionyesha uwezo mkubwa wa kubeba mzigo na ikachaguliwa katika majaribio ya baadaye.

Motor power ndogo ni mojawapo ya limitations muhimu za utafiti. Hata hivyo, watafiti pia wanajadili kwamba low power pamoja na high-ratio gearbox hutoa baadhi ya passive safety advantages: fimbo ikizidiwa mzigo, inakuwa vigumu kwa motor kusukuma kifaa mbele bila udhibiti, na wakati nguvu inapopotea, free rotation ya gurudumu hupunguzwa. Software watchdog mechanisms pia zilitumika kuzuia abnormal control outputs.

Majaribio ya mshtuko na mitetemo yalionyesha nini?

Magurudumu magumu, hybrid na maalum laini yalilinganishwa kwa tests za takribani sekunde 30 kwenye nyuso mbalimbali. Fimbo ilishikiliwa wima, constant command ikatumika kwa motor, vertical acceleration ikapimwa na frequency components zikachunguzwa kwa FFT.

Kwenye sakafu ya mbao, katika frequencies zaidi ya 20 Hz, acceleration amplitude ya gurudumu gumu kwa ujumla ilikuwa kubwa zaidi na ya gurudumu laini ndogo zaidi. Magurudumu laini na hybrid yalionyesha frequency peaks zinazoambatana na spoke geometry. Kwenye paving ya mawe isiyo tambarare ya mtindo wa Ureno, gurudumu gumu lilitoa acceleration components kubwa zaidi katika maeneo chini ya 5 Hz na zaidi ya 20 Hz; gurudumu laini lilikuwa bora zaidi hasa katika kupunguza mitetemo zaidi ya 5 Hz.

Katika majaribio ya asphalt, gurudumu laini kwa ujumla lilitoa damping bora zaidi katika eneo la zaidi ya 10 Hz. Muundo hybrid ulionyesha structural peak wazi karibu 10–15 Hz. Katika maelezo ya maandishi ya jaribio la metal grid, gurudumu gumu liliripotiwa kutoa vibration peak wazi karibu 15–20 Hz, huku gurudumu laini likionyesha mitetemo ya chini kwa ku-adapt kwenye surface. Kwa sababu title ya graph ya Figure 15 katika chanzo imebakiza kimakosa neno “asphalt”, visual label hiyo haipaswi kuchanganywa na scientific data.

Kwenye nyasi, aina tatu za gurudumu zilionyesha tabia zinazofanana zaidi. Watafiti wanaeleza hili kwa sababu nyasi yenyewe hufyonza sehemu ya shocks kutoka ardhini. Kwa hiyo faida ya magurudumu yanayoweza kubadilika umbo si sawa kwenye nyuso zote; effectiveness inategemea mechanical properties za surface.

Utafiti unaunga mkono nini?

• Flexible wheel geometry inaweza kuongeza uwezo wa prototype kuvuka vizuizi vidogo ikilinganishwa na gurudumu gumu.
• Gurudumu laini linaweza kupunguza hasa uhamishaji wa high-frequency vibration kwenye nyuso nyingi ngumu.
• Gurudumu hybrid lilitoa balance kati ya unyumbufu na structural integrity inayohitajika kubeba mtumiaji, ambayo watafiti waliiona inafaa kwa majaribio ya baadaye.
• Controller B iliyorekebishwa upya na inayotegemea LQR ilionekana thabiti zaidi kuliko Controller A katika kundi la msingi la watumiaji watano na intuitive zaidi katika dual-task walking.
• Prototype iliweza kutumika na watumiaji halisi wenye vikwazo vya kiwango cha chini vya uhamaji chini ya usimamizi wa wataalamu wa afya.

Utafiti hauthibitishi nini?

• Haijaonyeshwa kwamba fimbo ya kirobotiki inapunguza kuanguka.
• Faida ya kliniki ya muda mrefu au kupungua kwa quantitative musculoskeletal load hakujathibitishwa.
• Haijaonyeshwa kwamba kifaa ni salama kwa watu wenye vikwazo vya kati au vikubwa vya uhamaji.
• Tathmini ya rehabilitation ya watu 30 si controlled clinical study.
• Hakuna comparative effectiveness analysis iliyofanywa kati ya makundi tofauti ya magonjwa.
• Haijaonyeshwa kwamba current LQR model inatosha chini ya motor yenye nguvu zaidi, severe wheel deformation na high user load.
• Matokeo ya user acceptance nchini Ureno hayawezi ku-generalize moja kwa moja kwa nchi na health systems nyingine.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Hardware na mfumo wa vipimo

Mfumo uliundwa kwa components zinazopatikana kirahisi kibiashara kwa sababu ya malengo ya low cost na low weight. Chaguo hili liliongeza reproducibility ya prototype lakini pia likaunda mojawapo ya main engineering trade-offs, hasa limitation ya motor torque.

Jaribio la kuvuka vizuizi

Kila wheel/motor pairing ilijaribiwa kwenye obstacle heights zinazoongezeka kuanzia 5 mm, na repeats tano zilifanywa kwa kila condition. Jedwali linaloonekana hapa chini lina success percentages zilizotolewa katika Table 1 ya chanzo. Kwa kuwa cell ya 55 mm ya Honeycomb design iko wazi katika source table, hakuna value iliyotengenezwa.

Kwa mujibu wa tafsiri ya chanzo, gurudumu hybrid lilionyesha mafanikio ya %100 hadi obstacle height inayolingana na takribani %33 ya radius yake, na partial success hadi takribani %46. Gurudumu maalum laini lilivuka katika majaribio yote matano obstacle inayolingana na takribani %60 ya radius yake. Watafiti wanahusisha matokeo haya na contact na traction bora kadri flexibility inavyoongezeka; lakini motor torque inapokuwa haitoshi, excessive deformation pia hufanya gurudumu kuwa gumu kuzunguka.

Tathmini ya mitetemo inayotegemea FFT

Majaribio haya yanaunga mkono kwamba gurudumu linaloweza kubadilika umbo linaweza kufanya kazi kama mechanical filter; hata hivyo, chanzo hakikutathmini musculoskeletal load inayohamishwa hadi handle kwa direct biomechanical measurements.

Tathmini ya msingi ya watumiaji watano

Washiriki watano wasio na tatizo la kutembea walifanya short walk, cognitive dual-task walking kwenye route ileile, na sit-to-stand tasks kwa control settings mbili. Controller A inawakilisha base algorithm ya awali, na Controller B gains zilizorekebishwa kwa prototype ya sasa.

Washiriki wote watano walieleza Controller B kuwa thabiti zaidi. Katika dual-task walking pia washiriki wote waliripoti Controller B kuwa intuitive zaidi. Hata hivyo, washiriki watatu wafupi walisema +10° reference inclination ilikuwa nyingi kwao na kuonyesha kuwa cane length au allowable angle range inaweza kuhitaji ku-adjust kulingana na mtu.

Tathmini na watumiaji 30 wenye vikwazo vya kiwango cha chini vya uhamaji

Katika hatua ya baadaye ya utafiti, watu 30 wenye umri wa miaka 65–80 na vikwazo vya uhamaji vinavyohusiana na hali tofauti za kiafya walijaribu prototype katika local health unit inayohusishwa na Portuguese health system, chini ya usimamizi wa health professionals. Washiriki hawakusanywa mahsusi kwa jaribio; walishiriki kwa hiari kutoka kwa watu walioonekana kufaa na therapists katika normal rehabilitation processes. Test surfaces zilikuwa flat au zenye irregularities ndogo sana kama tile joints.

Mtazamo wa jumla wa watumiaji uliripotiwa katika chanzo kuwa %50 chanya, %25 neutral na %25 hasi. Kwa N=30, kwa sababu percentages hizi hazilingani moja kwa moja na idadi kamili ya watu, makala haielezi kama distribution ilizungushwa. Main themes za negative feedback zilikuwa cane length na −10°/+10° working angle kusababisha discomfort kwa baadhi ya users.

Health professionals walisema kama technical assessment kwamba eneo pana zaidi la wheel contact na deformation ya gurudumu chini ya low load inaweza kuchangia user stability na comfort. Hata hivyo, maoni haya hayajathibitishwa kwa objective clinical measurements kama muscle activity, joint moment, fall frequency au long-term functional outcome.

Vikwazo vikuu vya kiufundi

• Kwa sababu motors za sasa husimama kwa urahisi chini ya high user loads, kifaa kilitathminiwa hasa kwa vikwazo vya kiwango cha chini vya uhamaji.
• Kwa high deformation, wheel radius hubadilika, hivyo current LQR model inayotegemea rigid-wheel assumption inaweza kupoteza validity.
• Kundi la msingi la watumiaji watano ni dogo sana na linajumuisha watu wasio na gait difficulty.
• Tathmini ya rehabilitation ya watu 30 inalenga short-term user perception; detailed clinical outcome measures hazikuripotiwa.
• Obstacle-crossing tests haziwakilishi high user loads.
• Vibration results zinahitaji kuthibitishwa kwa surfaces zaidi na experiments pana zaidi.
• User height na gait pattern zinaonyesha kwamba fixed angle thresholds huenda zisifae kila mtu.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la kazi asilia: A Soft Wheel Robotic Cane for Light Mobility Disabilities

Waandishi na mpangilio: Tomás Ferreira; João Silva Sequeira; Isabel Marques Santos; Ana Marques Oliveira.

Mwandishi anayewajibika: João Silva Sequeira.

Equal contribution/co-first author: Hakuna tamko kama hilo katika chanzo.

Taasisi: Instituto Superior Técnico, 1049-001 Lisboa, Portugal; Unidade Local de Saude Loures-Odivelas, 2674-514 Loures, Portugal.

Jarida: Actuators.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Volume na article number: Actuators 2026, 15, 232.

DOI: 10.3390/act15050232.

Official publication link: https://doi.org/10.3390/act15050232

Mchakato wa uchapishaji: Received 4 Machi 2026; revised 9 Aprili 2026; accepted 18 Aprili 2026; published 23 Aprili 2026.

Aina ya chanzo na peer-review status: Peer-reviewed research article. Utafiti unajumuisha physical prototype, engineering experiments na user evaluation katika eneo la assistive robotics na mobility support.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Funding: LARSyS FCT desteği; 10.54499/LA/P/0083/2020 ve 10.54499/UID/50009/2025.

Ethics na consent: Utafiti ulifanywa ndani ya mfumo wa Declaration of Helsinki; ulisamehewa ethics committee review/approval kwa sababu hakukuwa na harmful procedure wala personal-data recording. Informed consent ilipatikana kutoka kwa washiriki.

Data availability: Imeelezwa kwamba data zilizotumika katika utafiti zinaweza kupatikana kutoka kwa corresponding author kwa reasonable request.

Conflict of interest: Waandishi hawakuripoti conflict of interest.

Author contributions: Tomás Ferreira — conceptualization, software, investigation na original draft; João Silva Sequeira — conceptualization, data curation, review/editing, supervision, project management na funding; Isabel Marques Santos — resources, validation na review/editing; Ana Marques Oliveira — validation na review/editing.

Inconsistencies ndani ya chanzo: Kipengele cha tatu cha LQR gain vector ya high-speed motor kimechapishwa kama “45.3x0” katika chanzo na hakijasahihishwa kimya kimya hapa. Katika obstacle-crossing Table 1, result ya 55 mm ya Honeycomb wheel imeachwa wazi. Ingawa Figure 15 inaeleza metal-grid experiment, heading ya graph ina neno “asphalt”. Percentages za perception %50/%25/%25 kwa N=30 rehabilitation group pia hazibadiliki moja kwa moja kuwa whole-person counts; chanzo hakielezi rounding method.

Kikomo cha tafsiri ya mbinu: Ingawa utafiti huu unajumuisha physical prototype na real-user trials, si clinical-effectiveness study. Fall prevention, long-term safety, disease-specific rehabilitation benefit au quantitative clinical musculoskeletal benefit hazijaonyeshwa. Current motor na control architecture hazijathibitishwa chini ya heavy loads au advanced mobility limitations.

Matokeo ya kisayansi katika maudhui haya ya Verianla yanategemea tu utafiti wa chanzo uliotajwa. Hakuna external experimental result, clinical finding, mechanism au performance data mpya iliyoongezwa. External verification ilitumika tu kukagua bibliographic publication identity.