Ин таҳқиқот тарҳ ва қобили татбиқи прототипи пӯшидани Arm Swing Facilitator Device (ASFD)-ро меомӯзад, ки барои оғози ҳаракати даст ҳангоми омӯзиши роҳгардӣ бо ба вуҷуд овардани ҳаракати флексия-экстензияи китф таҳия шудааст. Система аз муҳаррики бесуткаи 260 W, ки дар пушт ҷойгир шудааст, трансмиссияи дуқадамии тасма-шкив бо таносуби умумии 12:1, интиқоли Bowden cable ва механизми пайвасти ду параллелограмм барои таъмин кардани майдони васеи кори китф иборат аст. Дар озмоиши бори статикӣ 15,09 N·m, дар озмоиши динамикӣ бо массаи умумии санҷишии 3,417 kg ва шароити 1,1 Hz моменти максималии баромади 10,74 N·m ба даст омадааст. Дар озмоиши қобили татбиқ бо панҷ марди солим, ки рост истода ва дастҳояшон пассив буданд, дастгоҳ тавонист дар басомадҳои 0,8, 1,0 ва 1,2 Hz ҳаракати даст ба вуҷуд оварад. Аммо таҳқиқот самаранокии реабилитатсияро ҳангоми роҳгардӣ ё дар гурӯҳи беморони неврологӣ/клиникӣ насанҷидааст.

Ҳадафи асосии муҳандисии таҳқиқот ин аст, ки ҳангоми ба вуҷуд овардани ҳаракати даврии даст, ки ба ритми роҳгардии тақрибан 1 Hz мувофиқ аст, вазни актуатор аз дасти корбар дур нигоҳ дошта шавад, дараҷаҳои дигари озодии китф то ҳадди имкон ҳифз шаванд ва кӯмаке ба вуҷуд оварда шавад, ки ба сатҳи моменти физиологии китф наздик бошад. Ҳадафи тарроҳӣ тақрибан 12 N·m муайян шудааст. Азбаски моменти номиналии муҳаррик тақрибан 1,02 N·m аст, бо ду марҳилаи интиқоли 3:1 ва 4:1 таносуби умумии афзоиши момент 12:1 тарҳрезӣ шудааст.

Озмоишҳои трансмиссия нишон доданд, ки самаранокии умумии механикӣ вобаста ба басомади ҳаракат тағйир меёбад. Самаранокии умумӣ дар 0,8 Hz %82,9, дар 1,0 Hz %86,5 ва дар 1,2 Hz %90,1 чен шудааст. Дар ҳамин шароит талафоти умумии механикӣ мутаносибан %17,1, %13,5 ва %9,9 мебошад. Муҳаққиқон афзоиши самаранокиро дар басомади баландтар бо беҳтар шудани даргирии тасма ва кам шудани лағжиш вобаста мекунанд.

Аз ҷиҳати майдони кори китф, дастгоҳ қисми зиёди ҳаракатҳои флексия/экстензия ва абдуксия/аддуксияро нигоҳ доштааст; аммо ротатсия маҳдудтар аст. Дар таҷрибаи инсонӣ ҳадди максималии абдуксия бо ASFD 129,76°, флексия 125,5°, экстензия 36,93°, ротатсияи берунӣ 24,58° ва ротатсияи дохилӣ 56,21° гузориш шудааст. Дар муҳокимаи таҳқиқот гуфта мешавад, ки маҳдудияти ротатсияи берунӣ барои вазифаи мақсадноки ҳаракати даст қобили қабул дониста шудааст.

Аз нуқтаи назари Туркия: Таҳқиқот дар амалияҳои клиникӣ, марказҳои реабилитатсия ё популятсияҳои беморон дар Туркия анҷом дода нашудааст. Аз ин рӯ, аз ин кор наметавон хулоса кард, ки дастгоҳ дар Туркия муваффақияти реабилитатсионӣ дорад ё барои истифодаи клиникӣ мувофиқ аст. Бо вуҷуди ин, барои гурӯҳҳои тадқиқотӣ дар соҳаҳои экзоскелети китф, роботикаи реабилитатсионӣ, механизмҳои пӯшиданӣ ва ҳамкории инсон-робот, кор намунаи муфассали прототипӣ медиҳад, ки чӣ гуна тарҳи механикӣ, андозагирии момент, майдони кор ва арзёбии барвақти қобили татбиқ дар инсон метавонанд якҷо иҷро шаванд. Барои гузариш ба истифодаи клиникӣ санҷиш ҳангоми роҳгардӣ, сохтори дуҷониба, гурӯҳҳои беморони ҳадаф, истифодаи дарозмуддат ва тасдиқ дар намунаи калонтар лозим аст.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосӣ ин аст, ки оё аз ҷиҳати техникӣ сохтани дастгоҳи пӯшидание имконпазир аст, ки дар суръатҳои наздик ба басомадҳои табиии роҳгардӣ ҳаракати флексия-экстензияи китфро ба таври барномарезишаванда ба вуҷуд оварад ва ҳамзамон ҳаракатҳои дигари китфро то ҳадди имкон озод нигоҳ дорад.

Муҳаққиқон аз мушкилоте оғоз мекунанд, ки корбароне, ки наметавонанд ҳаракати дасташонро кофӣ оғоз кунанд ё дар тағйир додани ҳаракати даст мушкил доранд, метавонанд ба роҳнамоии механикии қавитар аз бозхурди танҳо ламсӣ ниёз дошта бошанд. Бо вуҷуди ин, ин прототип ҳамчун дастгоҳи мустақими табобатӣ не, балки ҳамчун абзори тадқиқотӣ барои муайян кардани момент ва хусусиятҳои ҳаракате таҳия шудааст, ки барои ба вуҷуд овардани ҳаракати даст лозиманд.

ASFD мувофиқи кадом талаботи тарроҳӣ таҳия шуд?

Дар таҳқиқот панҷ талаботи асосии тарроҳӣ барои ҳаракати даст муайян шудааст:

1. Актуаторҳо дар пушт ҷойгир шаванд, то ба даст бори иловагӣ надиҳанд.
2. Танҳо флексия/экстензияи китф фаъолона ронда шавад.
3. Барои ҳаракатҳои дигари китф, аз қабили абдуксия/аддуксия ва ротатсияи дохилӣ/берунӣ, озодии васеи пассивӣ таъмин шавад.
4. Дар диапазони муқаррарии басомади роҳгардии тақрибан 0,8–1,1 Hz ҳаракати тақрибан синусоидалӣ ҳосил шавад.
5. Барои ҳаракати китф моменти кофӣ ба вуҷуд оварда шавад.

Прототип барои қонеъ кардани ин талабот механизми пайвастҳои сахтро бо актуатсияи фосилавии Bowden cable муттаҳид мекунад. Пайвастҳои сахт геометрияи нуқтаи ниҳоиро назорат мекунанд, дар ҳоле ки Bowden cable имкон медиҳад муҳаррик дар пушт нигоҳ дошта шавад.

Моменти зарурӣ барои ҳаракати даст чӣ гуна арзёбӣ шуд?

Муҳаққиқон бозу ва соидро ҳамчун механизми дупайванди ҳамвор моделсозӣ карданд. Китф ва оринҷ ҳар кадом ҳамчун буғуми гардишии як дараҷаи озодӣ қабул шуда, барои арзёбии тахминии момент часпакии буғум ва сахтӣ сарфи назар шудаанд.

Муносибати стандартии динамикии Newton–Euler истифода шудааст:

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

Дар ин ҷо \(\tau=[\tau_s,\tau_e]^T\) вектори моменти китф ва оринҷ, \(\theta=[\theta_s,\theta_e]^T\) кунҷҳои буғум, \(H(\theta)\) матритсаи инерсия, \(V(\theta,\dot{\theta})\) ҷузъҳои марказгурез ва Coriolis ва \(G(\theta)\) моментҳои вазниниро ифода мекунад.

Дар симулятсияи тарроҳӣ барои китф амплитудаи 40°, барои оринҷ амплитудаи 20° ва басомади ҳаракати 1 Hz истифода шудааст. Барои пешгирӣ аз экстензияи аз ҳад зиёди оринҷ инчунин офсети кунҷии ғайрисифрии 20° ба назар гирифта шудааст.

Таҳлили ҳассосияти антропометрӣ чиро нишон дод?

Барои он ки талаботи момент танҳо ба як навъи бадан вобаста набошад, муҳаққиқон ба антропометрияи асосии мард ва зан тағйироти ±%10 дар қад ва массаи бадан илова карданд. Дар маҷмӯъ ёздаҳ шароит арзёбӣ шуд.

Баландтарин моменти максималии китф дар ҷадвал дар сенарияи марде бо қади %10 зиёдшуда 15,035 N·m аст. Муҳаққиқон мегӯянд, ки аксари навъҳои маъмулии бадани калонсол ба иқтидори динамикии тақрибан 12 N·m-и дастгоҳ наздиканд ё дар дохили ин ҳудуданд ва танҳо сенарияи қади канорӣ ба таври равшан аз он мегузарад.

Оё дар манбаъ номувофиқии муҳими антропометрӣ ҳаст?

Бале. Дар қисми аввали матни усул навишта шудааст, ки параметрҳои симулятсия аз рӯи як “healthy U.S. male” бо қадди 1,75 m ва массаи 76,7 kg муайян шудаанд. Аммо дар таҳлили ҳассосияти фавран баъдӣ 1,75 m ва 90,3 kg ҳамчун “US Male”, 1,75 m ва 76,6 kg ҳамчун “Healthy Male” ҷудо муайян шудаанд.

Муҳимтар аз ин, дар Замимаи A навишта шудааст, ки параметрҳои ҳамон модели дупайванди даст барои “average male subject (169 kg, 1.75 m)” дода шудаанд. Қимати 169 kg бо қиматҳои антропометрии асосии 76,6–90,3 kg дар матни асосӣ мувофиқат намекунад. Ин қимати манбаъ хомӯшона иваз нашудааст.

Чаро механизми ду параллелограмм истифода шуд?

Китф яке аз буғумҳои дорои доираи васеи ҳаракат дар бадани инсон аст ва номувофиқии меҳвари буғум дар механизмҳои сахти пӯшиданӣ мушкилоти муҳими тарроҳӣ мебошад. double parallelogram linkage (DPL), ки дар ASFD истифода шудааст, барои наздик нигоҳ доштани маркази гардиши дастгоҳ ба маркази китф ва кӯмак ба пайвасти ниҳоӣ барои расидан ба майдони васеи кор истифода шудааст.

Расми 2-и таҳқиқот нишон медиҳад, ки механизми DPL дар ҳолатҳои максималии дарозшавӣ, максималии кӯтоҳшавӣ ва нейтралӣ чӣ гуна маркази дури гардишро нигоҳ медорад. Расмҳои 4 ва 5 бошад, муфассал нишон медиҳанд, ки механизм бо системаҳои координатаи Denavit–Hartenberg чӣ гуна содда карда моделсозӣ шудааст.

Муҳаррик ва системаи интиқоли қувва чӣ гуна тарҳрезӣ шуданд?

Ҳамчун актуатор муҳаррики бесуткаи 260 W Maxon EC90 бо моменти номиналии 1,02 N·m ва контроллери муҳаррики EPOS4 70/15 истифода шудааст. Барои ҳадафи тарроҳии тақрибан 12 N·m, азбаски баромади муҳаррик бояд тақрибан 12 маротиба зиёд карда шавад, муҳаққиқон системаи дузинагии тасма-шкивро таҳия карданд.

Системаи қувва инчунин барои шароити болоии тарроҳӣ бо басомади 2 Hz ва амплитудаи 40° санҷида шудааст. Бо редуксияи 12:1 ин ҳаракат суръати муҳаррики тақрибан 640 rpm талаб мекунад ва ин аз суръати номиналии 1790 rpm-и муҳаррик пасттар аст.

Чаро муҳаррик дар рӯи даст нест?

Муҳаррик ва ҷузъҳои вазнини интиқоли қувва дар рӯи чаҳорчӯбаи пуштии навъи ALICE, наздик ба тана ҷойгир шудаанд. Ҳадаф кам кардани массаи дисталӣ дар бозуи корбар аст.

Моменти муҳаррик тавассути Bowden cable ба китф интиқол дода мешавад. Ин сохтор имкон медиҳад муҳаррик дар пушт бимонад, дар ҳоле ки DPL ва пайвасти ниҳоӣ ҳаракати дастро пайгирӣ мекунанд.

Плитаи пушт, Bowden cables ва ғилофҳои кабел якҷо 2,88 kg мебошанд. Массаи умумии DPL ва end effector, ки ба дасти корбар пайваст мешавад, 1,07 kg дода шудааст. Барои кам кардани таъсири ин массаи дуюм дар минтақаи насби DPL пружинаи торсионӣ илова шудааст.

Самаранокии воқеии трансмиссияи дузинагӣ чӣ қадар аст?

Суръатҳои кунҷии меҳвари муҳаррик, баромади марҳилаи якум ва баромади марҳилаи дуюм бо се Movella DOT IMU дар суръати намунагирии 120 Hz чен шудаанд. Дар ҳар басомад 30 сония ҳаракати ҳолати устувор сабт шудааст.

Редуксияи ченшуда барои марҳилаи якум:

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

ва самаранокӣ:

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

Барои марҳилаи дуюм:

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

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

Интиқоли умумӣ:

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

ва самаранокии умумӣ:

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

ҳисоб шудаанд.

Самаранокии умумӣ аз %82,9 дар 0,8 Hz то %90,1 дар 1,2 Hz афзудааст. Дар муқобил, талафоти умумӣ аз %17,1 то %9,9 кам шудааст. Муҳаққиқон ин тамоюлро бо беҳтар шудани даргирии тасма ва кам шудани лағжиш дар суръатҳои баландтар вобаста мекунанд.

Майдони ҳаракати китф чӣ гуна арзёбӣ шуд?

ASFD ҳамчун механизми пайдарпайи дорои шаш тағйирёбандаи буғум моделсозӣ шуда, мавқеи пайвасти ниҳоӣ бо табдилҳои Denavit–Hartenberg ҳисоб шудааст:

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

Матритсаи натиҷавӣ:

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

мавқеъ ва самти end effector-ро нисбат ба маркази китф медиҳад.

Расми 8 майдони кори ҳисобшудаи end effector-ро дар ҳамвориҳои трансверсалӣ, сагитталӣ ва фронталӣ нишон медиҳад. Дар харитаҳои ранга минтақаҳои сурх ҷойҳоеро ифода мекунанд, ки механизм фарогирии бештари ҳаракат дорад, нуқтаи сиёҳ бошад нуқтаи ибтидоиро, ки маркази китф қабул шудааст, нишон медиҳад.

ASFD ҳаракати табиии китфро то чӣ андоза маҳдуд кард?

Дар ченкунии майдони кор дастгоҳ беқувва ва backdrivable истифода шудааст. Ҳаракатҳои китфи як иштирокчӣ бо IMU дар шароити бо дастгоҳ ва бе дастгоҳ муқоиса шудаанд ва панҷ иштирокчии мард низ ҳаракатҳои шабеҳро сифатан иҷро карданд.

Гузориш шудааст, ки ҳаракатҳои флексия/экстензия ва абдуксия/аддуксия мутаносибан то %86,5 ва %72,2 бо майдони кори анатомӣ ҳампӯшӣ доранд. Ҳаракатҳои ротатсионӣ маҳдудтаранд. Дар бахши натиҷаҳо гуфта мешавад, ки ротатсияи дохилӣ/берунӣ якҷо танҳо тақрибан %50,5 ҳампӯшӣ дорад, дар ҳоле ки дар муҳокима барои ротатсияи берунӣ %26,7 ва барои ротатсияи дохилӣ %80,3 алоҳида дода шудааст. Ин ифодаҳои гуногун дар манбаъ айнан ҳамин тавр мавҷуданд.

Дар озмоиши бори статикӣ чӣ ёфт шуд?

Ҳадафи озмоиши статикӣ муайян кардани максималӣ моменти бардошташаванда бе ба вуҷуд омадани носозии система буд. Барои ифода кардани дасти инсон як дасти санҷишии алюминӣ истифода шуда, ба он тадриҷан вазн илова гардид. Ҳар шароити вазн чор маротиба такрор шуд.

Моменти максималии баромади ченшуда дар озмоиши статикӣ:

15,09 N·m

гузориш шудааст. Муносибати байни момент ва массаи илова шуда тақрибан хаттӣ буд ва дар бахши муҳокима \(R^2=0,99\) дода шудааст. Ин қимати максималии статикӣ аз ҳадафи тарроҳии тақрибан 12 N·m баландтар аст.

Ҳадди система зери бори динамикӣ чӣ буд?

Дар озмоишҳои динамикӣ дасти санҷишӣ бо амплитудаи ҳаракати 40° кор карда, массаи умумии санҷишӣ аз 0,697 kg то 3,417 kg зиёд карда шуд. Бо массаи паст то 1,5 Hz расидан мумкин буд, аммо дар шароити вазнинтар басомади максималии дастрас то 1,1 Hz коҳиш ёфт.

Дар шароити вазнинтарини динамикӣ, бо массаи умумии 3,417 kg ва басомади ҳаракати 1,1 Hz, моменти максималӣ 10,74 N·m чен шудааст. Муҳаққиқон имконнопазир будани расидан ба 1,5 Hz дар бори вазнинро бо ҳудудҳои қобилияти иваз кардани самти система ва сохтори интиқоли қувва вобаста мекунанд.

Матн дар як ҷой ин озмоишҳоро ҳамчун “шаш массаи гуногун” муайян мекунад; аммо Ҷадвали 8 бо дохил кардани шароити аввалини дасти алюминӣ танҳо бо массаи худ ҳафт шароити массаи умумиро нишон медиҳад.

Дар таҷрибаи инсонӣ кӣ иштирок кард?

Ба таҳқиқоти қобили татбиқ дар инсон панҷ марди солим дохил шуданд:

• Синну сол: 30 ± 7 сол
• Массаи бадан: 90 ± 22 kg
• Қад: 1,80 ± 0,07 m

Иштирокчиён рост истоданд ва аз онҳо хоҳиш карда шуд, ки дастҳояшонро фаъолона наҷунбонанд ва дар паҳлӯ пассив нигоҳ доранд. Ин шароит қасдан интихоб шудааст; ҳадаф санҷидани қобилияти дастгоҳ барои ҳаракат додани даст бе саҳми корбар буд. Аз ин рӯ, ин таҷриба таҷрибаи воқеии роҳгардӣ нест.

Протоколи ҳаракат дар таҷрибаи инсонӣ чӣ гуна буд?

Амплитудаи мақсадноки ҳаракати даст 10° муайян шуда, ҳамин тавр тақрибан 20° доираи умумии ҳаракат ба вуҷуд оварда шуд. Басомадҳои санҷиш:

• 0,8 Hz
• 1,0 Hz
• 1,2 Hz

интихоб шуданд. Басомад зина ба зина зиёд ва кам карда шуда, протокол се маротиба иҷро гардид.

Дар як ҷумлаи матни манбаъ ифодаи аз ҷиҳати забонӣ номувофиқ мавҷуд аст: “аз 0,8 Hz то 1,0 Hz зиёд шуд ва баъд ба 1,2 Hz баргашт”. Давоми ҳамон бахш ва Расми 11 тартиби таҷрибаро ҳамчун 0,8 → 1,0 → 1,2 → 1,0 → 0,8 Hz нишон медиҳанд. Ин ифодаи дохили манбаъ набояд хомӯшона ислоҳшуда ҳисобида шавад.

Оё даст воқеан ҳаракати дастгоҳро пайгирӣ кард?

Бале, маълумоти манбаъ нишон медиҳад, ки дасти пассивии панҷ иштирокчии солим ҳаракати пайвасти ASFD-ро аз наздик пайгирӣ кардааст. Каҷҳои кунҷи даст ва механизм дар Расми 11a асосан рӯи ҳам меоянд. Таҳлили зичии спектралии қувва дар асоси FFT низ нишон додааст, ки басомадҳои доминанти татбиқшуда ва воқеӣ бо ҳам мувофиқанд.

Гуфта шудааст, ки беҳтарин мувофиқати басомад дар шароити 1 Hz пайдо шудааст.

Моменти китф дар таҷрибаи инсонӣ чӣ гуна ҳисоб шуд?

Дасти корбар ҳамчун маятники як дараҷаи озодӣ дар ҳамвории сагитталӣ моделсозӣ шуд. Моменти тахминии китф:

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

бо ин муодила ҳисоб шудааст.

Дар ин ҷо \(I_{sh}\) моменти инерсия нисбат ба маркази китф, \(\alpha\) шитоби кунҷӣ, \(m_{arm}\) массаи узви боло, \(g\) шитоби вазнинӣ, \(l_{COM}\) масофаи байни китф ва маркази массаи даст ва \(\theta\) кунҷи даст, ки бо IMU чен шудааст, мебошад.

Шитоби кунҷӣ бо истифода аз филтри дискретии дуҳолатаи Kalman дар вектори ҳолати \([\theta,\dot{\theta}]^T\) ҳисоб шудааст.

Моменти дастгоҳ аз ҷараёни муҳаррик чӣ гуна ёфт шуд?

Моменти истеҳсолкардаи ASFD аз ҷараёни муҳаррик бо:

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

ҳисоб шудааст.

Дар манбаъ:

• \(N=12\): таносуби умумии интиқол
• \(K_t=80,7\ \text{mN·m/A}\): собити моменти муҳаррик
• \(i\): ҷараёни муҳаррик бо ампер

дода шудааст.

Оё таъсири басомад ба момент аз ҷиҳати оморӣ муҳим буд?

Бале. Барои таҳлили момент repeated-measures mixed-model ANOVA истифода шуда, ҳадди аҳамият \(\alpha=0,05\) муайян шудааст.

Таъсири асосии аҳамиятноки басомад ба момент ёфт шудааст:

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

Байни моменти ASFD ва моменти китф, ки аз динамикаи баръакс ҳисоб шудааст, низ фарқи асосии аҳамиятнок вуҷуд дорад:

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

Таъсири мутақобилаи басомад ва усули ҳисобкунии момент:

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

гузориш шудааст.

Моменти ҳисобшудаи ASFD дар 0,8 Hz аз моменти китф ба таври аҳамиятнок баландтар буд (\(p<0,001\)). Ҳамин фарқ дар 1,0 Hz низ аҳамиятнок аст (\(p=0,003\)). Дар 1,2 Hz бошад байни ду момент фарқи аҳамиятнок ёфт нашуд (\(p=0,318\)). Гузориш шудааст, ки моменти китф бо зиёд шудани басомад меафзояд ва баландтарин қимати қулла дар 1,2 Hz аз 10 N·m паст мемонад.

Оё доираи ҳаракати даст бо басомад тағйир ёфт?

Бале. Таъсири аҳамиятноки шароити басомад ба доираи ҳаракат ёфт шуд:

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

Доираи ҳаракати ҳам пайвасти механизм ва ҳам даст бо зиёд шудани басомад афзуд. Байни қиматҳои ROM-и даст ва пайваст бошад фарқи аҳамиятнок ёфт нашуд:

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

Ин натиҷа дастгирӣ мекунад, ки дар шароити таҷриба даст ва пайвасти дастгоҳ ба таври монанд ҳаракат кардаанд.

Оё дар истифодаи 20-дақиқаӣ хастагии мушак мушоҳида шуд?

Дар арзёбии кӯтоҳмуддати EMG хастагии систематикии мушак, ки ошкор шавад, мушоҳида нашуд. Ҳамон панҷ иштирокчӣ ASFD-ро 20 дақиқа пӯшида, бо системаи бесими EMG-и Noraxon Ultium тавассути нӯҳ электрод мушакҳои постура ва китф назорат шуданд.

Дар арзёбии хастагӣ басомади медиании (MDF) ва басомади миёнаи (MNF) спектри қувваи EMG истифода шуд. Барои мушаки trapezius-и болоии рост нишебии хаттӣ:

• MDF: 0,0074 Hz/s
• MNF: 0,0034 Hz/s

дода шудааст. Муҳаққиқон ин нишебиҳои ба сифр наздикро ҳамчун нишонаи он тафсир мекунанд, ки дар давоми истифодаи 20-дақиқаӣ пастшавии систематикии басомад ошкор нашудааст.

Ин бозёфт танҳо ба таҷрибаи кӯтоҳмуддати 20-дақиқаии панҷ иштирокчии солим тааллуқ дорад. Бароҳатии истифодаи дарозмуддат, хастагӣ дар популятсияҳои клиникӣ ё бехатарии истифода дар ҳаёти ҳаррӯза бо ин таҷриба нишон дода нашудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Прототипи ASFD тавонист дар самти флексия/экстензияи китф ҳаракати даврии барномарезишаванда ба вуҷуд оварад.
• Дар озмоиши бори статикӣ моменти максималии 15,09 N·m чен шудааст.
• Дар озмоиши бори динамикӣ дар шароити 3,417 kg ва 1,1 Hz моменти максималии 10,74 N·m ба даст омадааст.
• Самаранокии умумии трансмиссияи дузинагӣ аз %82,9 дар 0,8 Hz то %90,1 дар 1,2 Hz афзудааст.
• Дастҳои пассивии панҷ марди солим дар басомадҳои 0,8–1,2 Hz бо дастгоҳ ҳаракат дода шуданд.
• Байни доираи ҳаракати даст ва пайвасти дастгоҳ фарқи аз ҷиҳати оморӣ аҳамиятнок ёфт нашуд.
• Дар арзёбии кӯтоҳмуддати 20-дақиқаии EMG хастагии систематикии мушаки ошкоршаванда мушоҳида нашуд.
• Майдони кори флексия/экстензия ва абдуксия/аддуксия нисбат ба ротатсия камтар маҳдуд шудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё насанҷидааст

• Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки дастгоҳ табобати реабилитатсиониро беҳтар мекунад.
• Самаранокӣ дар сактаи мағзӣ, бемории Parkinson, осеби ҳароммағз ё дигар гурӯҳи клиникӣ санҷида нашудааст.
• Таҷрибаи инсонӣ ҳангоми роҳгардӣ анҷом дода нашудааст; иштирокчиён рост истода ва дастҳояшон пассив буданд.
• Натиҷаҳои панҷ марди солимро мустақим ба аҳолии умумӣ ё беморон умумӣ кардан мумкин нест.
• Натиҷаи 20-дақиқаии EMG исбот намекунад, ки дар истифодаи дарозмуддат хастагӣ нахоҳад буд.
• Прототипи яктарафа самаранокии реабилитатсияи ҳаракати дуҷонибаи дастҳоро нишон намедиҳад.
• Маҳдудияти ротатсияи берунии китф бартараф нашудааст.
• Устувории механикии дарозмуддат ва мӯҳлати актуатор фарогир санҷида нашудаанд.
• Қобилияти прототип барои тағйир додани ҳаракати даст ҳангоми роҳгардии воқеӣ ҳамчун мавзӯи кори оянда гузошта шудааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Сохтори таҷрибавии таҳқиқот

Параметрҳои асосии истифодашуда дар модели даст

Самаранокии интиқоли қувва

Тартиби ченкунии таҷрибаи инсонӣ

Ҳаракати даст ва ҳаракати пайвасти дастгоҳ бо ду IMU-и ҷудогона сабт шуданд. Маълумоти IMU бесим ба смартфон фиристода шуд. Ҳадафи ин ду сенсор мустақилона арзёбӣ кардани он буд, ки байни даст ва механизм backlash, фосила ё фарқи вақт вуҷуд дорад ё не.

Барои бехатарии иштирокчӣ, илова ба механизмҳои бехатарии нармафзор, як dead-man switch-и дастӣ истифода шуд.

Таҳлили оморӣ

Коркарди оморӣ бо SPSS v29 иҷро шуд. Барои момент ва доираи ҳаракат repeated-measures mixed-model ANOVA истифода шуда, ҳадди аҳамият:

\[ \alpha=0.05 \]

муайян шудааст.

Фарзияи сферикӣ бо озмоиши Mauchly арзёбӣ шуд; дар ҳолати вайроншавӣ ислоҳи Greenhouse–Geisser истифода гардид. Барои муайян кардани он ки фарқҳои аҳамиятнок аз кадом ҷуфтҳои басомад бармеоянд, муқоисаҳои post-hoc бо ислоҳи Bonferroni истифода шуданд.

Ченкунии EMG

Бароҳатии кӯтоҳмуддат ва эҳтимоли хастагии мушак бо системаи бесими EMG-и Noraxon Ultium арзёбӣ шуд. Нӯҳ электрод ба мушакҳои постура ва китф, аз ҷумла trapezius-и боло ва поён, rectus abdominis ва anterior, middle ва posterior deltoid дар дасти рости дорои ASFD ҷойгир шуданд.

Иштирокчиён дастгоҳро 20 дақиқа пайваста пӯшиданд. Барои таҳлил басомади медиании (MDF) ва басомади миёнаи (MNF) спектри қувваи EMG истифода шуданд.

Хулосаи техникии номувофиқиҳои дохили манбаъ

• Дар матни асосии модел 1,75 m ва 76,7 kg ҳамчун “healthy U.S. male” дода шудааст, дар ҳоле ки дар ҷадвали антропометрӣ “US Male” 90,3 kg ва “Healthy Male” 76,6 kg ҷудо шудаанд.
• Замимаи A параметрҳои моделро барои “average male subject (169 kg, 1.75 m)” муайян мекунад. Қимати 169 kg бо массаҳои асосии бадан дар матни асосӣ мувофиқат намекунад.
• Натиҷаи майдони кори ротатсия дар бахши натиҷаҳо ҳамчун ҳампӯшии якҷоя то %50,5 ифода мешавад, дар муҳокима бошад ротатсияи берунӣ %26,7 ва ротатсияи дохилӣ %80,3 алоҳида дода мешаванд.
• Усули бори динамикӣ “шаш массаи гуногун” мегӯяд, аммо Ҷадвали 8 бо дохил кардани дасти алюминии бе бор ҳафт шароити массаи умумиро рӯйхат мекунад.
• Дар як ҷумлаи протоколи таҷрибаи инсонӣ пас аз гузаштан аз 0,8 Hz ба 1,0 Hz ифодаи “ба 1,2 Hz баргашт” истифода шудааст; тартиби таҷриба дар ҳамон бахш 0,8 → 1,0 → 1,2 → 1,0 → 0,8 Hz аст.
• Дар озмоиши бори статикӣ носозии система бо се шарт муайян шудааст, аммо дар муҳокима ифодаи “чор меъёри қаблан муҳокимашуда” мавҷуд аст.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ

• Дар таҷрибаи инсонӣ танҳо панҷ марди солим иштирок карданд.
• Иштирокчиён ҳангоми таҷриба роҳ нарафтанд.
• Дастҳо комилан пассив нигоҳ дошта шуда, сенарияи талаботи максималии кӯмак санҷида шуд.
• Прототип яктарафа аст.
• Дар ротатсияи берунии китф маҳдудияти равшани ҳаракат вуҷуд дорад.
• Таҷрибаи 20-дақиқаӣ арзёбии пӯшидани дарозмуддат нест.
• Устувории механикии дарозмуддат ҳанӯз омӯхта нашудааст.
• Таъсири реабилитатсионӣ дар популятсияи клиникӣ арзёбӣ нашудааст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Design and Feasibility Assessment of a Prototype Wearable Upper-Limb Device for Facilitating Arm Swing Training

Муаллифон: Ali Faeghinejad, Liam Hawthorne, Babak Hejrati.

Тартиби муаллифон: Тартиби манбаъ айнан нигоҳ дошта шудааст.

Ҳаммуаллифи аввал / саҳми баробар: Дар манбаъ изҳороти ҳаммуаллифи аввал ё саҳми баробар нест.

Муаллифи масъул: Babak Hejrati.

Муассиса: Biorobotics & Biomechanics Laboratory, Mechanical Engineering Department, University of Maine, Orono, Maine, ИМА.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҷрибавии рецензияшуда; тарҳи роботи реабилитатсионии пӯшиданӣ, моделсозии механикӣ, тасдиқи прототип ва таҳқиқоти қобили татбиқ дар инсонҳои солим.

Маҷалла: Actuators.

Ношир: MDPI.

Маълумоти библиографӣ: Actuators 2026, 15(1), 27.

Рақами мақола: 27.

DOI: 10.3390/act15010027.

Пайванди расмии нашр:https://doi.org/10.3390/act15010027

Санаи ирсол: 22 October 2025.

Санаи бозбинӣ: 13 December 2025.

Санаи қабул: 24 December 2025.

Санаи нашр: 3 January 2026.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: National Science Foundation, grant 2145177.

Кумитаи ахлоқ: Гуфта шудааст, ки таҳқиқот мувофиқи Эъломияи Helsinki анҷом дода шуда ва аз ҷониби University of Maine Institutional Review Board тасдиқ шудааст. Маълумоти тасдиқ дар манбаъ ҳамчун “IRB 15 April 2019” дода шудааст.

Розигии огоҳона: Гузориш шудааст, ки аз ҳамаи иштирокчиён розигии огоҳона гирифта шудааст.

Дастрасии додаҳо: Гуфта шудааст, ки маҷмӯи додаҳо бо дархост аз муаллифон дастрас аст.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: A.F.; таҷрибаи инсонӣ, таҳлили додаҳо, симулятсияи нармафзор ва бозбинӣ/таҳрир. L.H.; тарҳи дастгоҳ, озмоишҳои бори статикӣ ва динамикӣ, таҳлили додаҳо ва лоиҳаи аввал. B.H.; консептуализатсия, роҳбарӣ, дарёфти маблағгузорӣ ва бозбинӣ/таҳрир.

Ҳадди мазмуни илмӣ: Қиматҳои момент, самаранокии трансмиссия, майдони кор, басомадҳои ҳаракат, таҷрибаҳои инсонӣ, натиҷаҳои оморӣ, бозёфтҳои EMG ва ҷузъиёти тарҳи механикӣ дар ин матни Verianla ба таҳқиқоти асосии баррасишуда такя мекунанд. Ба ҷуз тасдиқи шахсияти библиографӣ, аз манбаъҳои беруна бозёфти нави таҷрибавӣ ё клиникӣ илова нашудааст.

Ҳадди асосии тафсир: Таҳқиқот арзёбии қобили татбиқ ва прототип аст. Таҷрибаҳои инсонӣ танҳо бо панҷ марди солим, дар ҳолати рост истода ва дастҳои пассив анҷом дода шуданд. Ин таҳқиқот нишон надодааст, ки дастгоҳ ҳангоми роҳгардӣ ҳаракати дастро тағйир медиҳад, реабилитатсияи неврологӣ таъмин мекунад ё натиҷаҳои клиникиро беҳтар мекунад.

Номувофиқиҳои муҳими дохили манбаъ

• Массаи асосии антропометрии бадан байни 76,7 kg дар матни асосӣ, 76,6 kg “Healthy Male” ва 90,3 kg “US Male” дар таҳлили ҳассосият ба шаклҳои гуногун муайян шудааст.
• Ифодаи “169 kg, 1.75 m average male subject” дар Замимаи A бо қиматҳои антропометрии матни асосӣ мувофиқат намекунад.
• Ифодаи якҷояи %50,5 барои майдони кори ротатсияи дохилӣ/берунӣ ва қиматҳои алоҳидаи %26,7 берунӣ ва %80,3 дохилӣ дар муҳокима ба як шакл пешниҳод нашудаанд.
• Баёни озмоиши динамикӣ аз шаш массаи гуногун мегӯяд, аммо ҷадвал бо дохил кардани дасти алюминии ибтидоӣ ҳафт шароити массаи умумиро нишон медиҳад.
• Ифодаи “ба 1,2 Hz баргашт” дар протоколи басомад бо пайдарпаии афзояндаи таҷриба аз ҷиҳати забонӣ мувофиқ нест.
• Гарчанде носозии системаи статикӣ дар усул бо се меъёр муайян шудааст, дар муҳокима аз чор меъёр сухан меравад.