Ushbu tadqiqot yurish mashg‘uloti vaqtida yelkaning fleksion-ekstensiya harakatini hosil qilib qo‘l tebranishini boshlash uchun ishlab chiqilgan kiyiladigan Arm Swing Facilitator Device (ASFD) prototipining dizayni va qo‘llash mumkinligini o‘rganadi. Tizim orqaga joylashtirilgan 260 W cho‘tkasiz motor, umumiy 12:1 nisbatli ikki bosqichli kamar-shkiv transmissiyasi, Bowden kabel uzatmasi va keng yelka ish maydonini ta’minlash uchun qo‘llangan ikki parallelogrammli bog‘lanish mexanizmidan iborat. Statik yuk sinovida 15,09 N·m, dinamik sinovda 3,417 kg umumiy sinov massasi va 1,1 Hz sharoitida 10,74 N·m maksimal chiqish momenti olingan. Besh nafar sog‘lom erkak ishtirokchi bilan tik turgan va qo‘llari passiv holatda o‘tkazilgan qo‘llash mumkinligi sinovida qurilma 0,8, 1,0 va 1,2 Hz chastotalarda qo‘l tebranishini hosil qila olgan. Biroq tadqiqot yurish vaqtida yoki nevrologik/klinik bemorlar guruhida reabilitatsiya samaradorligini sinamagan.

Tadqiqotning asosiy muhandislik maqsadi taxminan 1 Hz yurish ritmiga mos keladigan siklik qo‘l harakatini hosil qilishda aktuator og‘irligini foydalanuvchining qo‘lidan uzoqlashtirish, yelkaning boshqa erkinlik darajalarini imkon qadar saqlash va fiziologik yelka momenti kattaligiga yaqin yordam hosil qilishdir. Dizayn maqsadi taxminan 12 N·m deb belgilangan. Motorning nominal momenti taxminan 1,02 N·m bo‘lgani uchun 3:1 va 4:1 ikki uzatma bosqichi bilan umumiy 12:1 momentni oshirish nisbati loyihalangan.

Transmissiya sinovlari umumiy mexanik samaradorlik harakat chastotasiga qarab o‘zgarishini ko‘rsatgan. Umumiy samaradorlik 0,8 Hz da %82,9, 1,0 Hz da %86,5 va 1,2 Hz da %90,1 deb o‘lchangan. Ayni sharoitlarda umumiy mexanik yo‘qotishlar mos ravishda %17,1, %13,5 va %9,9 bo‘lgan. Tadqiqotchilar yuqoriroq chastotadagi samaradorlik o‘sishini kamar ilashishining yaxshilanishi va sirpanishning kamayishi bilan bog‘laydi.

Yelka ish maydoni nuqtayi nazaridan qurilma fleksion/ekstensiya va abduksiya/adduksiya harakatlarining katta qismini saqlagan; biroq rotatsiya ko‘proq cheklangan. Inson tajribasi vaqtida ASFD bilan o‘lchangan maksimal abduksiya 129,76°, fleksion 125,5°, ekstensiya 36,93°, tashqi rotatsiya 24,58° va ichki rotatsiya 56,21° deb xabar qilingan. Tadqiqot muhokamasida tashqi rotatsiya cheklovi qurilmaning maqsad qilingan qo‘l tebranishi vazifasi uchun maqbul deb topilgani aytiladi.

Turkiya nuqtayi nazaridan: Tadqiqot Turkiyadagi klinik amaliyotlar, reabilitatsiya markazlari yoki bemor populyatsiyalarida o‘tkazilmagan. Shu sababli qurilmaning Turkiyada reabilitatsiya muvaffaqiyati yoki klinik qo‘llashga mosligi ushbu tadqiqotdan chiqarib bo‘lmaydi. Shunga qaramay, tadqiqot yelka ekzoskeletlari, reabilitatsiya robototexnikasi, kiyiladigan mexanizmlar va inson-robot o‘zaro ta’siri sohalarida ishlaydigan tadqiqot guruhlari uchun mexanik dizayn, momentni o‘lchamlash, ish maydoni va inson ustida erta qo‘llash mumkinligini baholash birgalikda qanday olib borilishi mumkinligiga oid batafsil prototip misolini beradi. Klinik qo‘llashga o‘tish uchun yurish vaqtida sinov, bilateral tuzilma, maqsadli bemor guruhlari, uzoq muddat foydalanish va kattaroq namuna ustida alohida tasdiqlashlar talab etiladi.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Tadqiqotning asosiy savoli tabiiy yurish chastotalariga yaqin tezliklarda yelka fleksion-ekstensiya harakatini dasturlashtiriladigan tarzda hosil qiladigan va ayni paytda yelkaning boshqa harakatlarini imkon qadar erkin qoldiradigan kiyiladigan qurilma texnik jihatdan amalga oshirilishi mumkinmi degan savoldir.

Tadqiqotchilar ayniqsa qo‘llarini yetarlicha harakatga keltira olmaydigan yoki qo‘l tebranishini o‘zgartirishda qiynaladigan foydalanuvchilar faqat taktil qayta aloqa bilan cheklanmay, kuchliroq mexanik yo‘naltirishga ehtiyoj sezishi mumkinligi muammosidan kelib chiqqan. Biroq ushbu prototip bevosita davolash qurilmasi sifatida emas, balki qo‘l tebranishini hosil qilish uchun zarur moment va harakat xususiyatlarini aniqlashga qaratilgan tadqiqot vositasi sifatida ishlab chiqilgan.

ASFD qaysi dizayn talablariga ko‘ra ishlab chiqildi?

Tadqiqotda qo‘l tebranishi uchun beshta asosiy dizayn talabi belgilangan:

1. Aktuatorlarning qo‘lga qo‘shimcha yuk tushirmasligi uchun orqada joylashtirilishi.
2. Faqat yelka fleksion/ekstensiyasining faol boshqarilishi.
3. Yelkaning abduksiya/adduksiya va ichki/tashqi rotatsiya kabi boshqa harakatlarida keng passiv erkinlik ta’minlanishi.
4. Taxminan 0,8–1,1 Hz normal yurish chastotasi oralig‘ida taxminan sinusoidal harakat hosil qilinishi.
5. Yelka harakati uchun yetarli moment hosil qilinishi.

Prototip ushbu talablarni qondirish uchun qattiq bog‘lamali mexanizmni Bowden kabelli masofaviy aktuatsiya bilan birlashtiradi. Qattiq bog‘lamalar yakuniy nuqta geometriyasini boshqaradi, Bowden kabeli esa motorni orqada ushlab turishga imkon beradi.

Qo‘l tebranishi uchun zarur moment qanday baholandi?

Tadqiqotchilar yuqori qo‘l va bilakni ikki bog‘lamali tekis mexanizm sifatida modellashtirgan. Yelka va tirsak bittadan erkinlik darajali aylanuvchi bo‘g‘im sifatida qabul qilingan; taxminiy moment hisoblash uchun bo‘g‘im viskozligi va qattiqligi e’tiborga olinmagan.

Standart Newton–Euler dinamik tenglamasi ishlatilgan:

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

Bu yerda \(\tau=[\tau_s,\tau_e]^T\) yelka va tirsak moment vektorini, \(\theta=[\theta_s,\theta_e]^T\) bo‘g‘im burchaklarini, \(H(\theta)\) inertsiya matritsasini, \(V(\theta,\dot{\theta})\) markazga intiluvchi va Coriolis komponentlarini, \(G(\theta)\) esa gravitatsiya momentlarini ifodalaydi.

Dizayn simulyatsiyasida yelka uchun 40° amplituda, tirsak uchun 20° amplituda va 1 Hz harakat chastotasi ishlatilgan. Tirsakning ortiqcha ekstensiyaga ketmasligi uchun qo‘shimcha ravishda 20° nolga teng bo‘lmagan burchak ofseti hisobga olingan.

Antropometrik sezgirlik tahlili nimani ko‘rsatdi?

Moment talabi faqat bitta tana turiga bog‘liq bo‘lib qolmasligi uchun tadqiqotchilar erkak va ayol bazaviy antropometriyasiga qo‘shimcha ravishda bo‘y va tana massasiga ±%10 o‘zgarish qo‘llagan. Jami o‘n bir sharoit baholangan.

Jadvaldagi eng yuqori maksimal yelka momenti bo‘yi %10 oshirilgan erkak ssenariysida 15,035 N·m. Tadqiqotchilar odatiy katta yoshli tana turlarining ko‘pchiligi qurilmaning taxminan 12 N·m dinamik sig‘imiga yaqin yoki shu chegara ichida ekanini, faqat ekstremal bo‘y ssenariysi aniq ravishda undan oshishini aytadi.

Manbada antropometriya bilan bog‘liq muhim nomuvofiqlik bormi?

Ha. Asosiy usul matnining dastlabki qismida simulyatsiya parametrlari 1,75 m va 76,7 kg bo‘lgan “healthy U.S. male” asosida belgilangan deb yozilgan. Darhol keyingi sezgirlik tahlilida esa 1,75 m va 90,3 kg “US Male”, 1,75 m va 76,6 kg “Healthy Male” sifatida alohida sharoitlar belgilangan.

Bundan ham muhimrog‘i, A ilovada ayni ikki bog‘lamali qo‘l modeli parametrlari “average male subject (169 kg, 1.75 m)” uchun berilgani yozilgan. 169 kg qiymati asosiy matndagi 76,6–90,3 kg oralig‘idagi bazaviy antropometrik qiymatlar bilan mos kelmaydi. Manbadagi bu qiymat yashirincha o‘zgartirilmagan.

Nega ikki parallelogramm mexanizmi ishlatilgan?

Yelka inson tanasida keng harakat imkoniyatiga ega bo‘g‘imlardan biri va kiyiladigan qattiq mexanizmlarda bo‘g‘im o‘qi nomuvofiqligi muhim dizayn muammosidir. ASFD da ishlatilgan double parallelogram linkage (DPL) qurilmaning aylanish markazini yelka markaziga yaqin tutish va yakuniy bog‘lamaning keng ish maydoniga yetishiga yordam berish uchun ishlatilgan.

Tadqiqotning 2-rasmi DPL mexanizmi maksimal uzayish, maksimal qisqarish va neytral holatlarda uzoqdagi aylanish markazini qanday saqlashini ko‘rsatadi. 4-rasm va 5-rasm esa mexanizm Denavit–Hartenberg koordinata tizimlari bilan qanday soddalashtirib modellashtirilganini batafsil ko‘rsatadi.

Motor va quvvat uzatish tizimi qanday loyihalangan?

Aktuator sifatida nominal 1,02 N·m moment beradigan 260 W Maxon EC90 cho‘tkasiz motor va EPOS4 70/15 motor boshqaruvchisi ishlatilgan. Taxminan 12 N·m dizayn maqsadi uchun motor chiqishini taxminan 12 baravar oshirish zarur bo‘lgani sababli tadqiqotchilar ikki bosqichli tishli kamar-shkiv tizimini ishlab chiqqan.

Quvvat tizimi 2 Hz chastota va 40° amplitudadagi yuqori dizayn sharoiti uchun ham tekshirilgan. 12:1 reduksiya bilan bu harakat taxminan 640 rpm motor tezligini talab qiladi va bu qiymat motorning 1790 rpm nominal tezligidan pastdir.

Nega motor qo‘l ustida emas?

Motor va og‘ir quvvat uzatish komponentlari ALICE turidagi orqa tashuvchi ramka ustida, tanaga yaqin joylashtirilgan. Maqsad foydalanuvchining yuqori qo‘lidagi distal massani kamaytirishdir.

Motor momenti yelkaga Bowden kabeli orqali uzatiladi. Ushbu tuzilma motorni orqada saqlashga imkon beradi, DPL va yakuniy bog‘lama esa qo‘l harakatini kuzatadi.

Orqa plastina, Bowden kabellari va kabel qoplamalari birgalikda 2,88 kg. DPL va foydalanuvchi qo‘liga ulanadigan yakuniy effektorning umumiy massasi esa 1,07 kg deb berilgan. Ushbu ikkinchi massaning ta’sirini kamaytirish uchun DPL o‘rnatish hududiga torsion prujina qo‘shilgan.

Ikki bosqichli transmissiyaning haqiqiy samaradorligi qancha?

Motor vali, birinchi bosqich chiqishi va ikkinchi bosqich chiqishining burchak tezliklari uchta Movella DOT IMU bilan 120 Hz namuna olish tezligida o‘lchangan. Har bir chastotada 30 soniyalik barqaror holat harakati qayd etilgan.

Birinchi bosqich uchun o‘lchangan reduksiya:

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

va samaradorlik:

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

Ikkinchi bosqich uchun:

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

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

Umumiy uzatma:

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

va umumiy samaradorlik:

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

ko‘rinishida hisoblangan.

Umumiy samaradorlik 0,8 Hz dagi %82,9 dan 1,2 Hz da %90,1 gacha oshgan. Bunga qarshi umumiy yo‘qotish %17,1 dan %9,9 gacha kamaygan. Tadqiqotchilar ushbu tendensiyani yuqoriroq tezliklarda kamar ilashishining yaxshilanishi va sirpanishning kamayishi bilan bog‘laydi.

Yelka harakat diapazoni qanday baholandi?

ASFD oltita bo‘g‘im o‘zgaruvchili ketma-ket bog‘langan mexanizm sifatida modellashtirilgan va yakuniy bog‘lamaning holati Denavit–Hartenberg o‘zgartirishlari bilan hisoblangan:

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

Yakuniy matritsa:

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

ko‘rinishida yakuniy effektorning yelka markaziga nisbatan holati va yo‘nalishini beradi.

8-rasm hisoblangan yakuniy effektor ish maydonini transversal, sagittal va frontal tekisliklarda ko‘rsatadi. Rang xaritalarida qizil hududlar mexanizm kattaroq harakat qamroviga ega bo‘lgan sohalarni, qora nuqta esa yelka markazi deb qabul qilingan boshlang‘ich nuqtani ifodalaydi.

ASFD tabiiy yelka harakatini qanchalik chekladi?

Ish maydoni o‘lchovida qurilma quvvatsiz va orqaga haydaluvchan holatda ishlatilgan. Bir ishtirokchining yelka harakatlari IMU bilan qurilmali va qurilmasiz sharoitlarda taqqoslangan, shuningdek besh erkak ishtirokchi o‘xshash harakatlarni sifat jihatdan bajargan.

Fleksion/ekstensiya va abduksiya/adduksiya harakatlarining anatomik ish maydoni bilan mosligi mos ravishda %86,5 va %72,2 gacha yetgani xabar qilingan. Rotatsion harakatlar ko‘proq cheklangan. Natijalar bo‘limida ichki/tashqi rotatsiyaning birgalikdagi mosligi atigi taxminan %50,5 deb aytilsa, muhokamada tashqi rotatsiya uchun %26,7 va ichki rotatsiya uchun %80,3 qiymatlari alohida berilgan. Ushbu turli ifodalar manbada aynan shunday mavjud.

Statik yuk sinovida nima topildi?

Statik sinovning maqsadi tizim nosozligi yuz bermasdan ko‘tarilishi mumkin bo‘lgan maksimal momentni aniqlash edi. Inson qo‘lini ifodalash uchun alyuminiy sinov qo‘li ishlatilgan va unga bosqichma-bosqich og‘irlik qo‘shilgan. Har bir og‘irlik sharoiti to‘rt marta takrorlangan.

Statik testda o‘lchangan maksimal chiqish momenti:

15,09 N·m

deb xabar qilingan. Moment bilan qo‘shilgan massa o‘rtasidagi munosabat taxminan chiziqli bo‘lib, muhokama bo‘limida \(R^2=0,99\) deb berilgan. Ushbu maksimal statik qiymat taxminan 12 N·m dizayn maqsadidan yuqoridir.

Dinamik yuk ostida tizimning chegarasi nima bo‘ldi?

Dinamik sinovlarda sinov qo‘li 40° harakat amplitudasida ishlatilgan va umumiy sinov massasi 0,697 kg dan 3,417 kg gacha oshirilgan. Past massada 1,5 Hz gacha chiqish mumkin bo‘lgan, og‘irroq sharoitlarda maksimal erishiladigan chastota 1,1 Hz gacha tushgan.

Eng og‘ir dinamik sharoitda, 3,417 kg umumiy massa va 1,1 Hz harakat chastotasida maksimal moment 10,74 N·m deb o‘lchangan. Tadqiqotchilar 1,5 Hz ga og‘irroq yuklarda erishilmasligini tizimning yo‘nalishni o‘zgartirish qobiliyati va quvvat uzatish tuzilmasining chegaralari bilan bog‘laydi.

Matn ushbu tajribalarni bir nuqtada “oltita turli massa” deb ta’riflaydi; biroq 8-jadval alyuminiy qo‘lning faqat o‘z massasidagi dastlabki sharoitni ham qo‘shib, yettita umumiy massa sharoitini ko‘rsatadi.

Inson tajribasida kimlar ishtirok etdi?

Inson ustidagi qo‘llash mumkinligi tadqiqotiga besh nafar sog‘lom erkak ishtirokchi kiritilgan:

• Yosh: 30 ± 7 yil
• Tana massasi: 90 ± 22 kg
• Bo‘y: 1,80 ± 0,07 m

Ishtirokchilar tik turgan va qo‘llarini faol tebratmaslik, qo‘llarini yon tomonida passiv qoldirish so‘ralgan. Ushbu sharoit ataylab tanlangan; maqsad qurilmaning foydalanuvchi hissasisiz qo‘lni mustaqil harakatlantira olish qobiliyatini sinash edi. Demak, bu tajriba haqiqiy yurish tajribasi emas.

Inson tajribasidagi harakat protokoli qanday edi?

Maqsadli qo‘l tebranishi amplitudasi 10° deb belgilangan va shu tariqa taxminan 20° umumiy harakat diapazoni hosil qilingan. Test chastotalari:

• 0,8 Hz
• 1,0 Hz
• 1,2 Hz

deb tanlangan. Chastota bosqichma-bosqich oshirilgan va kamaytirilgan, protokol uch marta bajarilgan.

Manba matnining bir jumlasida “0,8 Hz dan 1,0 Hz ga oshirildi va keyin 1,2 Hz ga qaytarildi” degan til jihatdan nomuvofiq ifoda bor. Ayni bo‘limning davomida va 11-rasmda tajriba tartibi 0,8 → 1,0 → 1,2 → 1,0 → 0,8 Hz ketma-ketligini ko‘rsatadi. Ushbu manba ichki ifoda yashirincha tuzatilgan deb qabul qilinmasligi kerak.

Qo‘l haqiqatan qurilma harakatini kuzatdimi?

Ha, manba ma’lumotlari besh sog‘lom ishtirokchining passiv qo‘li ASFD bog‘lamasi harakatini yaqindan kuzatganini ko‘rsatadi. 11a-rasmdagi qo‘l va mexanizm burchak egri chiziqlari katta darajada ustma-ust keladi. FFT asosidagi quvvat spektral zichligi tahlili ham qo‘llangan va yuzaga kelgan dominant chastotalar mos kelganini ko‘rsatgan.

Eng yaxshi chastota mosligi 1 Hz sharoitida topilgani aytilgan.

Inson tajribasida yelka momenti qanday hisoblandi?

Foydalanuvchining qo‘li sagittal tekislikda bitta erkinlik darajali mayatnik sifatida modellashtirilgan. Taxminiy yelka momenti:

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

tenglamasi bilan hisoblangan.

Bu yerda \(I_{sh}\) yelka markaziga nisbatan inertsiya momentini, \(\alpha\) burchak tezlanishini, \(m_{arm}\) yuqori ekstremita massasini, \(g\) gravitatsiya tezlanishini, \(l_{COM}\) yelka bilan qo‘l massa markazi orasidagi masofani va \(\theta\) IMU bilan o‘lchangan qo‘l burchagini ifodalaydi.

Burchak tezlanishi \([\theta,\dot{\theta}]^T\) holat vektoriga qo‘llangan ikki holatli diskret Kalman filtri yordamida hisoblangan.

Motor tokidan qurilma momenti qanday topildi?

ASFD hosil qilgan moment motor tokidan:

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

ifodasi bilan hisoblangan.

Manbada:

• \(N=12\): umumiy uzatma nisbati
• \(K_t=80,7\ \text{mN·m/A}\): motor moment doimiysi
• \(i\): amperdagi motor toki

deb berilgan.

Chastotaning momentga ta’siri statistik jihatdan ahamiyatlimi?

Ha. Moment tahlili uchun takroriy o‘lchovli aralash-model ANOVA ishlatilgan va ahamiyatlilik chegarasi \(\alpha=0,05\) deb belgilangan.

Chastotaning momentga ahamiyatli asosiy ta’siri topilgan:

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

ASFD momenti bilan teskari dinamikadan hisoblangan yelka momenti orasida ham ahamiyatli asosiy farq mavjud:

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

Chastota bilan momentni hisoblash usuli o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir:

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

deb xabar qilingan.

ASFD ning hisoblangan momenti 0,8 Hz da yelka momentidan ahamiyatli darajada yuqori topilgan (\(p<0,001\)). Ayni farq 1,0 Hz da ham ahamiyatli (\(p=0,003\)). 1,2 Hz da esa ikki moment orasida ahamiyatli farq topilmagan (\(p=0,318\)). Yelka momenti chastota oshgani sari ko‘paygani va 1,2 Hz dagi eng yuqori cho‘qqi qiymat 10 N·m dan past qolganligi xabar qilingan.

Qo‘l harakat diapazoni chastota bilan o‘zgardimi?

Ha. Chastota sharoitining harakat diapazoniga ahamiyatli ta’siri topilgan:

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

Ham mexanizm bog‘lamasining, ham qo‘lning harakat diapazoni chastota oshgani sari ortgan. Qo‘l va bog‘lama ROM qiymatlari orasida esa ahamiyatli farq topilmagan:

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

Ushbu natija tajriba sharoitida qo‘l bilan qurilma bog‘lamasi o‘xshash harakat qilganini qo‘llab-quvvatlaydi.

20 daqiqalik foydalanishda mushak charchog‘i kuzatildimi?

Tadqiqotning qisqa muddatli EMG baholashida aniqlanadigan tizimli mushak charchog‘i kuzatilmagan. Ayni besh ishtirokchi ASFD ni 20 daqiqa davomida taqib turgan va Noraxon Ultium simsiz EMG tizimi bilan to‘qqiz elektrod orqali postura va yelka mushaklari kuzatilgan.

Charchoq baholashida EMG quvvat spektrining median chastotasi (MDF) va o‘rtacha chastotasi (MNF) ishlatilgan. O‘ng yuqori trapezius mushagi uchun chiziqli qiyalik:

• MDF: 0,0074 Hz/s
• MNF: 0,0034 Hz/s

deb berilgan. Tadqiqotchilar ushbu nolga yaqin qiyaliklarni 20 daqiqalik foydalanish davomida aniqlanadigan tizimli chastota pasayishi bo‘lmaganining ko‘rsatkichi sifatida talqin qiladi.

Bu topilma faqat besh sog‘lom ishtirokchining 20 daqiqalik qisqa muddatli tajribasiga tegishli. Uzoq muddat foydalanish qulayligi, klinik populyatsiyalardagi charchoq yoki kundalik hayotdagi foydalanish xavfsizligi ushbu tajriba bilan ko‘rsatilmagan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• ASFD prototipi yelka fleksion/ekstensiya yo‘nalishida dasturlashtiriladigan siklik harakat hosil qila olgan.
• Statik yuk sinovida maksimal 15,09 N·m moment o‘lchangan.
• Dinamik yuk sinovida 3,417 kg va 1,1 Hz sharoitida maksimal 10,74 N·m moment olingan.
• Ikki bosqichli transmissiyaning umumiy samaradorligi 0,8 Hz da %82,9 dan 1,2 Hz da %90,1 gacha oshgan.
• Besh sog‘lom erkak ishtirokchining passiv qo‘llari 0,8–1,2 Hz chastotalarda qurilma tomonidan harakatlantirilgan.
• Qo‘l bilan qurilma bog‘lamasining harakat diapazonlari orasida statistik jihatdan ahamiyatli farq topilmagan.
• 20 daqiqalik qisqa muddatli EMG baholashida aniqlanadigan tizimli mushak charchog‘i kuzatilmagan.
• Fleksion/ekstensiya va abduksiya/adduksiya ish maydoni rotatsiyaga qaraganda kamroq cheklangan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan yoki sinamagan natijalar

• Tadqiqot qurilma reabilitatsiya davolashini yaxshilashini ko‘rsatmaydi.
• Insult, Parkinson kasalligi, orqa miya shikastlanishi yoki boshqa klinik guruhlarda samaradorlik sinovdan o‘tkazilmagan.
• Inson tajribasi yurish vaqtida o‘tkazilmagan; ishtirokchilar tik turgan va qo‘llari passiv holatda bo‘lgan.
• Besh sog‘lom erkakdan olingan natijalarni umumiy aholi yoki bemorlarga bevosita umumlashtirish mumkin emas.
• 20 daqiqalik EMG natijasi uzoq muddat foydalanishda charchoq bo‘lmasligini isbotlamaydi.
• Bir tomonlama prototip bilateral qo‘l tebranishi reabilitatsiyasi samaradorligini ko‘rsatmaydi.
• Tashqi yelka rotatsiyasidagi cheklov bartaraf etilmagan.
• Uzoq muddatli mexanik chidamlilik va aktuator umri keng qamrovli sinovdan o‘tkazilmagan.
• Prototipning haqiqiy yurish vaqtida qo‘l tebranishini o‘zgartirish qobiliyati kelajakdagi ish mavzusi sifatida qoldirilgan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Tadqiqotning tajribaviy tuzilishi

Qo‘l modelida ishlatilgan asosiy parametrlar

Quvvat uzatish samaradorligi

Inson tajribasining o‘lchov tartibi

Qo‘l harakati va qurilma bog‘lamasining harakati ikkita alohida IMU bilan qayd etilgan. IMU ma’lumotlari simsiz ravishda smartfonga uzatilgan. Ushbu ikki sensorning maqsadi qo‘l bilan mexanizm orasida backlash, bo‘shliq yoki vaqt farqi mavjudligini mustaqil baholashdir.

Ishtirokchi xavfsizligi uchun dasturiy xavfsizlik mexanizmlariga qo‘shimcha ravishda qo‘lda ushlab turiladigan dead-man switch ishlatilgan.

Statistik tahlil

Statistik ishlovlar SPSS v29 bilan bajarilgan. Moment va harakat diapazoni uchun takroriy o‘lchovli aralash-model ANOVA ishlatilgan va ahamiyatlilik chegarasi:

\[ \alpha=0.05 \]

deb belgilangan.

Sferiklik farazi Mauchly testi bilan baholangan; buzilish holatida Greenhouse–Geisser tuzatishi qo‘llangan. Ahamiyatli farqlar qaysi chastota juftlaridan kelib chiqishini aniqlash uchun Bonferroni tuzatishli post-hoc taqqoslashlar ishlatilgan.

EMG o‘lchovi

Qisqa muddatli qulaylik va ehtimoliy mushak charchog‘i Noraxon Ultium simsiz EMG tizimi bilan baholangan. To‘qqiz elektrod yuqori va quyi trapezius, rectus abdominis hamda ASFD joylashgan o‘ng qo‘ldagi anterior, middle va posterior deltoidni o‘z ichiga olgan postura va yelka mushaklariga joylashtirilgan.

Ishtirokchilar qurilmani 20 daqiqa davomida uzluksiz taqib turgan. Tahlil uchun EMG quvvat spektrining median chastotasi (MDF) va o‘rtacha chastotasi (MNF) ishlatilgan.

Manba ichki nomuvofiqliklarning texnik xulosasi

• Asosiy model matnida 1,75 m va 76,7 kg “healthy U.S. male” deb berilgan bo‘lsa, antropometrik jadvalda “US Male” 90,3 kg va “Healthy Male” 76,6 kg deb ajratilgan.
• A ilova model parametrlarini “average male subject (169 kg, 1.75 m)” uchun berilgan deb ta’riflaydi. 169 kg qiymati asosiy matndagi bazaviy tana massalari bilan mos kelmaydi.
• Rotatsion ish maydoni natijalar bo‘limida birgalikda %50,5 gacha moslik deb ifodalangan bo‘lsa, muhokamada tashqi rotatsiya %26,7, ichki rotatsiya %80,3 deb alohida qiymatlar bilan tushuntiriladi.
• Dinamik yuk usuli “oltita turli massa” ifodasini ishlatadi, biroq 8-jadval yuklanmagan alyuminiy sinov qo‘lini ham qo‘shib yettita umumiy massa sharoitini sanaydi.
• Inson tajriba protokolidagi bir jumlada 0,8 Hz dan 1,0 Hz ga chiqilgandan keyin “1,2 Hz ga qaytarildi” ifodasi ishlatilgan; ayni bo‘limdagi tajriba tartibi 0,8 → 1,0 → 1,2 → 1,0 → 0,8 Hz ko‘rinishidadir.
• Statik yuk testida tizim nosozligi uchta shart bilan ta’riflangan bo‘lsa-da, muhokama bo‘limida “avval muhokama qilingan to‘rtta mezon” ifodasi mavjud.

Asosiy metodologik cheklovlar

• Inson tajribasiga faqat besh sog‘lom erkak qatnashgan.
• Ishtirokchilar tajriba vaqtida yurmagan.
• Qo‘llar butunlay passiv saqlanib, eng yuqori yordam talabi ssenariysi sinovdan o‘tkazilgan.
• Prototip bir tomonlama.
• Tashqi yelka rotatsiyasida aniq harakat cheklovi mavjud.
• 20 daqiqalik tajriba uzoq muddatli kiyiluvchanlik baholashi emas.
• Uzoq muddatli mexanik chidamlilik hali o‘rganilmagan.
• Klinik populyatsiyada reabilitatsiya ta’siri baholanmagan.

Manba va Usul Haqida Izoh

To‘liq asl tadqiqot nomi: Design and Feasibility Assessment of a Prototype Wearable Upper-Limb Device for Facilitating Arm Swing Training

Mualliflar: Ali Faeghinejad, Liam Hawthorne, Babak Hejrati.

Mualliflar tartibi: Manbadagi tartib aynan saqlangan.

Teng birinchi / teng hissa: Manbada teng birinchi yoki teng hissa bayonoti mavjud emas.

Mas’ul muallif: Babak Hejrati.

Muassasa: Biorobotics & Biomechanics Laboratory, Mechanical Engineering Department, University of Maine, Orono, Maine, AQSh.

Manba turi: Taqrizli eksperimental tadqiqot maqolasi; kiyiladigan reabilitatsiya roboti dizayni, mexanik modellashtirish, prototip tasdiqlash va sog‘lom insonlarda qo‘llash mumkinligi tadqiqoti.

Jurnal: Actuators.

Nashriyot: MDPI.

Bibliografik ma’lumot: Actuators 2026, 15(1), 27.

Maqola raqami: 27.

DOI: 10.3390/act15010027.

Rasmiy nashr havolasi:https://doi.org/10.3390/act15010027

Yuborilgan sana: 22 October 2025.

Qayta ko‘rib chiqilgan sana: 13 December 2025.

Qabul qilingan sana: 24 December 2025.

Nashr sanasi: 3 January 2026.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Moliyalashtirish: National Science Foundation, grant 2145177.

Etika kengashi: Tadqiqot Helsinki deklaratsiyasiga muvofiq o‘tkazilgani va University of Maine Institutional Review Board tomonidan tasdiqlangani aytiladi. Manbada tasdiq ma’lumoti “IRB 15 April 2019” ko‘rinishida berilgan.

Axborotli rozilik: Tadqiqotda qatnashgan barcha shaxslardan axborotli rozilik olingani xabar qilingan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Ma’lumotlar to‘plami mualliflardan so‘rov asosida olinishi mumkinligi aytilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Muallif hissalari: A.F.; inson tajribasi, ma’lumot tahlili, dasturiy simulyatsiya va ko‘rib chiqish/tahrirlash. L.H.; qurilma dizayni, statik va dinamik yuk sinovlari, ma’lumot tahlili va birinchi qoralama. B.H.; konseptualizatsiya, rahbarlik, moliyalashtirishni olish va ko‘rib chiqish/tahrirlash.

Ilmiy mazmun chegarasi: Ushbu Verianla maqolasidagi moment qiymatlari, transmissiya samaradorliklari, ish maydoni, harakat chastotalari, inson tajribalari, statistik natijalar, EMG topilmalari va mexanik dizayn tafsilotlari ko‘rib chiqilgan asosiy tadqiqotga tayangan. Bibliografik identifikatsiyani tasdiqlashdan tashqari tashqi manbalardan yangi eksperimental yoki klinik topilma qo‘shilmagan.

Asosiy talqin chegarasi: Tadqiqot qo‘llash mumkinligi va prototip baholashidir. Inson tajribalari atigi besh sog‘lom erkak ishtirokchi bilan, tik turgan va qo‘llari passiv holatda bajarilgan. Qurilmaning yurish vaqtida qo‘l tebranishini o‘zgartira olishi, nevrologik reabilitatsiya berishi yoki klinik natijalarni yaxshilashi ushbu tadqiqot bilan ko‘rsatilmagan.

Manba ichidagi muhim nomuvofiqliklar

• Antropometrik bazaviy tana massasi asosiy matndagi 76,7 kg, sezgirlik tahlilidagi 76,6 kg “Healthy Male” va 90,3 kg “US Male” qiymatlari orasida turlicha ta’riflangan.
• A ilovadagi “169 kg, 1.75 m average male subject” ifodasi asosiy matndagi antropometrik qiymatlar bilan mos kelmaydi.
• Yelkaning ichki/tashqi rotatsiya ish maydoniga oid birlashtirilgan %50,5 ifodasi bilan muhokamadagi alohida %26,7 tashqi va %80,3 ichki rotatsiya qiymatlari bir xil tarzda taqdim etilmagan.
• Dinamik tajriba bayoni oltita turli massadan gapiradi, jadval esa boshlang‘ich alyuminiy qo‘lni ham qo‘shib yettita umumiy massa sharoitini ko‘rsatadi.
• Chastota protokolidagi “1,2 Hz ga qaytarildi” ifodasi tajribaning bosqichma-bosqich oshish ketma-ketligi bilan til jihatdan mos emas.
• Statik tizim nosozligi usulda uchta mezon bilan ta’riflangan bo‘lsa-da, muhokamada to‘rtta mezon haqida so‘z boradi.