Design och Optimering av Kontrollparametrar för Mjuk Fotledsexoskelett för Människor med Fallfot och Överdriven Inversion
Tid: Må 2023-12-04 kl 10.00
Plats: D31, Lindstedtsvägen 5, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Teknisk mekanik
Licentiand: Xiaochen Zhang , Teknisk mekanik, KTH MoveAbility Lab
Granskare: Professor Shaoping Bai, Aalborg University
Huvudhandledare: Professor Elena Gutierrez-Farewik, ; Assistant professor Ruoli Wang, ; Associate professor Susanne Palmcrantz,
QC 231115
Abstract
Bärbara robotar och exoskelett har utforskats för deras effektivitet inom fysisk rehabilitering och som stöd i dagliga aktiviteter för personer med motoriska störningar. Det övergripande målet med denna avhandling är att designa en kraftdriven mjuk exoskelett för personer med fallfot och överdriven inversion, vanligt efter en stroke, och att optimera kontrollparametrarna för varje individ med hänsyn till olika dimensioner. Denna sammanställda avhandling bygger på två artiklar som fokuserar på design och verifiering av prototypen för fotledsexoskelett samt optimering av kontrollparametrar med mänsklig medverkan.
I den första artikeln presenterade vi designen av det kraftdrivna mjuka fotledsexoskelettet, som huvudsakligen består av aktiveringssystem, Bowden-kablar och textilkomponenter, för att assistera i två grader av frihet (DoF), dorsiflexion och eversion, samtidigt. En konceptbevisstudie genomfördes för att verifiera funktionen hos exoskelettet avseende två aspekter: assistera/styra två DoFs samtidigt och kompensera för motståndet under plantarflektion i fotleden. Våra resultat antydde att två-DoF-assistans kan levereras med strukturen och att den föreslagna kraftfria styrenheten kan motverka det inneboende motståndet i systemet.
I den andra artikeln föreslogs en mänsklig medverkande optimeringsmetod baserad på flera mål, med syfte att optimera gångkvaliteten i olika aspekter samtidigt. I denna fallstudie implementerades den flerobjektiva optimeringsmetoden Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II i den mänskliga medverkansoptimeringen. Fyra generationer, med tio uppsättningar av kontrollparametrar i varje generation, testades på en icke-funktionshindrad försöksperson som bar det exoskelett som beskrivs i den första artikeln. Resultaten indikerade att denna nya metod kan identifiera styrregler som optimerar både gångkvalitetsmått. I uppsättningen lösningar kan styrregler med olika fokus väljas för olika ändamål eller individuella användningsområden.