Üst Uzuv Dış İskelet Rehabilitasyon Robotları. TOK 2015

Transkript

Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK'2015, 10-12 Eylül 2015, Denizli
Üst Uzuv Dış İskelet Rehabilitasyon Robotları
Exoskeleton Robots for Rehabilitation of the Upper Limb
Sıtkı Kocaoğlu1, Erhan Akdoğan2
1
Elektronik ve Otomasyon Bölümü
Kırklareli Üniversitesi, Kırklareli
[email protected]
2
Mekatronik Mühendisliği Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul
[email protected]
Dış iskelet robot sistemi insan-makine etkileşimli bir
sistemdir. Dış iskelet robotları insan uzuvlarının hareketlerine
uygun şekilde hareket edebilecek yapıda tasarlanırlar. 80’li
yılların sonlarında başlayan çalışmalarda dış iskelet sistemleri
telerobotik alanında insan-robot etkileşiminin sağlanması
üzerine yoğunlaşmış, insan kolunun konumunu algılayarak
yaptığı hareketleri tekrarlayabilen robotlar geliştirilmiştir [15]. Bazı çalışmalarda uzuvlarını kullanamayan insanlar için
rehabilitasyon robotları geliştirilmiştir [6-7]. 90’lı yıllarda
dokunsal geri besleme araştırmalarının [8-9] sonucu olarak dış
iskelet sistemleri uzaktan etkileşimli uygulamalarda
kullanılmaya başlanmıştır [10].
Fizik tedavi ve rehabilitasyonda robotik sistemlerin
kullanılması, terapistlerin iş yükünü azaltmanın yanı sıra,
hastalar için bu uzun, zahmetli ve maliyetli sürecin daha kolay
geçmesi için önemlidir [1, 10]. Rehabilitasyon robotları,
gerekli egzersiz hareketlerinin tekrarlanabilir, takip edilebilir
ve kolay ayarlanabilir bir şekilde uygulanmasını sağlarken
hastaların terapiye aktif olarak katılmaları için, hastalara
sadece ihtiyaç duydukları miktarda hareket desteği
verebilirler. Bu alanda [11-16] numaralı çalışmalar literatürde
önemli yer tutmaktadır. Bu çalışmada dış iskelet robot
sınıflarından biri olan üst uzuv dış iskelet robotlarının
özellikleri açıklanmış, alanda yapılan birçok çalışma olması
nedeni ile literatürde öne çıkan çalışmalar incelenmiştir.
Çalışmanın amacı ülkemizde biyomekatronik alanında yapılan
çalışmaların sayısının artırılmasına yönelik olarak bu alana
yeni girecek araştırmacılar için temel uygulamaları
tanıtmaktır.
Özetçe
Dünyada yükselmekte olan yaş ortalaması ile paralel olarak
serebrovasküler ve nöromasküler hastalıklar artmaktadır. Bu
hastalıklar sebebiyle uzuv motor becerilerini kaybeden
hastaların fizyoterapisi için rehabilitasyon robotlarının
kullanımı da önem kazanmaktadır. Bu robotların kullanılması
tedavi sürecini kısaltmakla birlikte, daha çok hastaya tedavi
imkanı sağlamaktadır. Ayrıca rehabilitasyon robotları
hareketleri doğru şekilde ve tekrarlanabilir olarak
yaptırabilirler. Günlük hayatta üst uzuvların kullanımı çok
yoğun olduğundan bu uzuvların kullanılamaması insan
hayatını olumsuz yönde etkilemektedir. Biyomekatroniğin
önemli uygulama alanlarından biri dış iskelet robotlarıdır. Bu
çalışmada literatürde mevcut olan üst uzuv rehabilitasyonu
için geliştirilmiş dış iskelet robotları karşılaştırmalı olarak
incelenmiştir.
Abstract
The number of cerebrovascular and neuromuscular diseases
are increasing in parallel with the rising avarage age of
world’s population. Usage of the rehabilitation robots for
physiotherapy of patiens who have lost their limb motor
functions, gains importance. The usage of these robots
provides treatment for more patients, shortens the time period
of treatment and provides doing the excersises accurately and
repeatable. Disuse of the upper limbs adversely affect the
human life because this upper limbs are commonly used in
daily life. Exoskeletal robot manipulators are one of the
important application area of BIOMECHATRONICS. In this
study exoskeleton robots for upper limb rehabilitation
available in the literature were examined and compared.
1.
Dış İskelet
Sistemleri
Giriş
Üst Uzuv
Biyomekatronik dünyada özellikle son 10 yılda kapsamı
belirlenmeye başlanan yeni bir alandır. Bu alanda ülkemizde
sınırlı sayıda çalışma ve araştırmacı bulunmaktadır.
Biyomekatronik
alanındaki
uygulamaların
ülkemizde
yaygınlaştırılması için mevcut uygulamaların tanıtılması
önemlidir. Bu nedenle TOK2015 kapsamında Biyomekatronik
Sistemler özel oturumu için bu alanda yapılan çalışmaları
tanıtan bir dizi bildiri hazırlanmıştır. Bu alanlardan biri de dış
iskelet robotlarıdır.
Tüm Vücut
Hareket Destek
Sistemleri
Rehabilitasyon
Sistemleri
Pasif Sistemler
Aktif Sistemler
Alt Uzuv
İnteraktif
Sistemler
Şekil 1: Dış İskelet Sistemlerinin Sınıflandırılması
41
2.
Dış iskelet sistemlerinin sınıflandırılması
Dış iskelet robotlarını desteklediği uzva göre alt uzuv ve üst
uzuv olarak ikiye ayırmak mümkündür. Bu robotlar kullanılış
biçimine göre terapatik sistemler ve hareket destek sistemleri
olarak gruplandırılabilirler [17]. Terapatik sistemler genel
olarak fizik tedavi merkezlerinde kullanılırken hareket destek
sistemleri tek kullanıcıya yönelik olarak hastanın günlük
yaşam alanında gerekli aktiviteleri yapabilmesi için
tasarlanmıştır [18-20]. Günlük hayatta üst uzuvların kullanımı
çok yoğun olduğundan bu bölgede herhangi bir rahatsızlık
oluştuğunda insanların yaşam kalitesi daha fazla etkilenir. Bu
yüzden rehabilitasyon robotları üzerine yapılan çalışmalar
daha çok üst uzuv rehabilitasyon robotları alanına
odaklanmıştır [3-4]. Bu çalışmada rehabilitasyon amacıyla
tasarlanan terapatik üst uzuv dış iskelet robotları incelenmiştir.
Terapatik sistemleri pasif, aktif ve interaktif sistemler olarak
üç grupta incelemek mümkündür (Şekil 1) [17]. Pasif
sistemlerde herhangi bir aktüatör bulunmaz ve hastanın uzvu
fizyoterapist tarafından istenilen pozisyona getirilmek
suretiyle tedavi sağlanmaya çalışılır. Aktif sistemlerde
hareketi sağlamak için elektriksel, hidrolik ya da pnömatik
aktüatörler kullanılır. İnteraktif sistemler ise buna ek olarak
değişik kontrol teknikleri kullanarak tedaviye hastanın aktif
katılımını sağlarlar [17].
Şekil 3: Omuz eklemi [22]
Fizyoterapide bu ağırlığın sıfırlanması ve egzersizler
esnasında hastanın sadece kendi uzuv eylemsizliği ile hareket
ediyor olması gerekir. Aktif egzersizlerde robot bu eylemsizlik
değerini fizyoterapi şartlarına göre ayarlamalıdır. Bu sebeple
rehabilitasyon amacıyla kullanılan dış iskelet robotlarının
motorlarının eklemler yerine tabana yerleştirilip mekanizma
teknikleri ile hareketin ekleme taşınması önemli bir üstünlük
olarak görülür. Ayrıca robot tasarımı esnasında mekanik
tekilliğin olmamasına dikkat edilmelidir. Rehabilitasyon
süreci uzun ve zahmetli bir süreçtir. Bu yüzden rehabilitasyon
robotlarının kullanıcı dostu bir ara yüzünün olması, gerekirse
egzersizleri bilgisayar oyunları vasıtasıyla yaptırabiliyor
olması önemli bir avantajdır. Bu tasarım kriterlerini tamamen
sağlamaya çalışmak robotu kompleks bir yapıya sokup,
kontrolü zorlaştıracak ve ayrıca cihazın üretim fiyatını
yükseltecektir. Daha çok hastaya ulaşması istenen klinik
cihazların fiyatlarının uygun olması gerekir. Bu sebeple
tasarımın
optimum
şartlar
göz
önüne
alınarak
gerçekleştirilmesi daha uygundur.
3. Rehabilitasyon amacıyla kullanılacak olan dış
iskelet robotlarının tasarım kriterleri
Dış iskelet sistemleri, insan ile mekatronik sistem arasında
iletişim kuracak, insanın hareketlerini mümkün olduğu kadar
benzer özellikte gerçekleştirmeye çalışacak sistemlerdir. İdeal
olarak insan uzvu ile aynı dinamik davranışı göstermelidir.
Kullanılan motor ve sensörlerin kalitesi, oluşabilecek mekanik
boşluklar gibi birçok sebeple ideal durum sağlanamayacak
olmakla birlikte bazı tasarım kriterlerine dikkat edilmesi
gerekir. Bir dış iskelet robotunun serbestlik derecesi
kullanılacağı uzvun serbestlik derecesine eşit olmalı, böylece
ilgili eksenlerde yapacağı hareketleri karşılamalıdır.
Hareketler için insan uzvunun normal eklem açıklığı robot
tarafından sağlanabilmeli, robot gerekli eklem açıklığından
fazlasına sahip ise mutlaka gerekli kısıtlamalarla bu tehlikeli
durum önlenmelidir. Ayrıca insan motor fonksiyonlarının
hareket tekrar sıklığı ve hız sınırlarına uyulmalıdır. Her hasta
için uzuv boyutları değişkenlik göstereceğinden dış iskelet
robotunun uzuv boyutları ayarlanabilir olmalıdır. Dış iskelet
robotu beden üzerinde fazladan bir yük meydana
getireceğinden ağırlığının düşük olması istenir.
4.
Üst uzuv anatomisi ve hareketleri
İnsan üst uzvu temel olarak üst kol, ön kol ve el
bölümlerinden oluşur ve parmak eklemleri hariç toplam 9
serbestlik derecesine sahiptir (Şekil 2). Omuz bölgesinde
klavikula, skapula ve humerus kemiklerinin birleşmesi söz
konusudur.
Böylece
omuzda
glenohumeral,
akromioklavikular, sternoklavikular ve skapulotorastik
eklemlerden söz edilebilir (Şekil 3). Üst kolu gövdeye
bağlayan omuz bölgesinin glenohumeral eklemi omuz eklemi
olarak anılır. Bu eklem top-soket biçimli küresel eklem olup 3
serbestlik derecesine sahiptir. Burada yapılabilen hareketler
şekil 3’de görüldüğü gibi fleksiyon-ekstansiyon, abdüksiyonaddüksiyon ve medyal /yanal rotasyon şeklindedir [21, 22].
Yine omuz bölgesinin sternoklavikular eklemi göz önüne
alındığında burada 2 serbestlik derecesi daha olduğu
söylenebilir. Elevasyon-depresyon ve retraksiyon-protraksiyon
olarak isimlendirilen bu hareketler genellikle modellemenin
dışında bırakılır [21, 22]. Dirsek bölgesi dirsek eklemi ve
radyoulnar eklemleri içerir (Şekil 4). Dirsek eklemi fleksiyonekstansiyon ve ön kol ile birlikte pronasyon-supinasyon olmak
üzere 2 serbestlik derecesine sahiptir (Şekil 4). Yapısı şekil
5’de gösterilmiş olan bilekte ise radyokarpal, interkarpal ve
karpometakarpal eklemlerden söz edilebilir. Genel olarak
bilek eklemi ise fleksiyon-ekstansiyon ve radyal/ulnar
eviasyon olarak 2 serbestlik derecesine sahiptir (Şekil 5).
Şekil 2: Üst uzuv anatomisi [22]
42
farklılığı sebebiyle hatalı sonuçlar ortaya çıkarmaktadır. Bunu
önlemek adına Kiguchi ve diğerleri omuz eklemi için hareketli
dönme merkezli bir mekanizmaya sahip dış iskelet robot
geliştirmişlerdir [32, 33]. Buna benzer olarak bilek ekleminde
de fleksiyon-ekstansiyon hareketi ile radyal/ulnar deviasyon
hareketleri de eş merkezli değildir. Çalışmaların tamamına
yakınında bilek eklemi hareketlerinin eş merkezli alındığı
görülürken yalnızca Gopura ve Kiguchi tasarımlarında bu
farklılığı göz ardı etmemiştir [34]. Dış iskelet robotlarının
büyük bir kısmının seri manipülatörler olarak tasarlandığı
görülmektedir. Seri manipülatörde tahrik elemanları
eklemelere yerleştirilir. Bu durum ataletlere yansır. Diğer
yandan dinamik denklemler karmaşıktır. Fakat özellikle son
yıllarda birçok araştırmacı paralel ve seri-paralel
mekanizmalara yönelmektedir [35-40]. Paralel mekanizmalar
düşük eylemsizlik-yüksek tork elde etmek ve yüksek
hassasiyet amacıyla tercih edilmektedir. Ayrıca üst uzuv dış
iskelet robotlarında genellikle aktüatör olarak elektrik motoru
veya pnömatik sistemler kullandığı görülmektedir. Stienen ve
diğerleri ve Mistry ve diğerleri hidrolik aktüatörler kullanan
rehabilitasyon robotları geliştirmişlerdir [41-43]. [44, 45]
numaralı çalışmada ise araştırmacılar rehabilitasyon amacı
taşımaksızın güç artırımı için hidrolik aktüatörlü dış iskeletler
geliştirmişlerdir.
Şekil 4: Dirsek eklemi ve hareketi
Şekil 5: Bilek eklemi ve hareketleri [22]
Tablo 1: Hareket eklem açıklıkları [36]
Eklem
Hareket
Açıklık
Fleksiyon / Ekstansiyon
150°-180°/40°-50°
Abdüksiyon / Adüksiyon
180°/30°-40°
Medyal / Yanal Rotasyon
70°-95°/40°-70°
Dirsek
135°-140°/0°
Ön Kol
Pronasyon / Supinasyon
85°-90°/70°-90°
73°/70°
Abdüksiyon / Adüksiyon
27°/27°
Omuz
Bilek
5.
5.2. Kontrol teknikleri
Rehabilitasyon amacıyla geliştirilmiş olan dış iskelet
robotlarında farklı kontrol metotları uygulanmıştır. En yaygın
kontrol metodu empedans kontroldür [28, 41, 46-48].
Empedans kontrol robot kolu uç işlevcisinin mekanik
empedansının ayarlanması yolu ile gerçekleştirilir. İnsan uzvu
ile mekanik etkileşim halinde olan robotun empedansının
fizyoterapi esnasında değiştirilmesi suretiyle özellikle aktif ve
interaktif egzersizler sırasında hastanın hareket kabiliyetinin
yanında kuvvet uygulama becerisinin de gelişimi sağlanmaya
çalışılmaktadır. Bunun yanında benzer bir kontrol yöntemi
olan admitans kontrolün de bazı araştırmacılar tarafından
tercih edildiği görülmektedir [41, 49-51]. Son yıllarda daha
etkin kontrol yöntemleri olan nöro-bulanık kontrol [33, 52,
53], kayan kipli kontrol [54, 55] ve uyarlanabilir (adaptif)
kontrol [46, 53] gibi yöntemler de dış iskelet robotların
kontrolünde kullanılmaktadır. Bazı araştırmacıların EMG
bazlı geri besleme yaparak kontrolü sağladıkları çalışmalar da
mevcuttur [7-24-28-48-51-52]. Tablo 2’de rehabilitasyona
yönelik olarak geliştirilen üst uzuv dış iskelet robotlarından
bazıları incelenmiştir.
Üst uzuv rehabilitasyonunda kullanılan robot
manipülatörler
5.1. Mekanik Dizayn
Günümüze kadar rehabilitasyon amacıyla kullanılmak üzere
çok sayıda üst uzuv dış iskelet robot geliştirilmiştir.
Tasarımlarda genellikle parmak eklemleri hariç diğer eklemler
için mekanizmalar geliştirilmiştir. Parmak hareketlerinin
rehabilitasyonunda kullanılmak üzere ayrıca el rehabilitasyon
robotları üzerinde çalışmalar yapılmıştır [23-26]. Ren ve
diğerlerinin çalışmasında ise omuz, dirsek ve bilek
eklemlerinin yanı sıra el açma-kapama hareketi için de aktif
bir serbestlik derecesi ayırılmıştır [27]. IntelliArm olarak
isimlendirilen robot 8 aktif toplam 10 serbestlik derecesine
sahiptir. Üst uzuv dış iskeletlerde genellikle omuz bölgesi
sternoklavikular ekleminin serbestlik dereceleri de göz ardı
edilmektedir. Bu durum robotların etkinliğini azaltmaktadır.
Bazı çalışmalarda bu ekleme ait 2 hareket için pasif serbestlik
dereceleri bırakıldığı görülmektedir [27-30]. IntelliArm
sternoklavikular eklemde elevasyon-depresyon hareketi için
aktüatörlü bir serbestlik derecesi taşırken, Ball ve diğerlerinin
çalışmasında hem elevasyon-depresyon hem de retraksiyonprotraksiyon hareketlerinin aktif serbestlik dereceleriyle
sağlandığı görülmektedir [21, 27, 29, 31].
Omuzda yapılan hareketlerin tamamında dönme
merkezinin aynı olmadığı görülmektedir. Bu durum pozisyon
6.
Dış iskelet robotlarının geleceği
Dış iskelet sistemlerinin tasarımındaki önemli ilkelerden biri
de düşük ağırlığa sahip olmasıdır. Bunu sağlamak için dış
iskelet sistemlerinde kullanılan sensör, aktüatör ve güç
kaynağı gibi ünitelerin hafif olması gerekir. Bu ünitelerin
boyutlarının da küçültülmesiyle birlikte daha verimli şekilde
kullanılabileceğini söylemek mümkündür. Sensörler için
ölçüm hassasiyetinin yükselmesi, aktüatörler için kuvvet/kütle
oranının yükselmesi ve güç kaynakları için besleme
süresi/kütle oranının yükselmesi konularında ortaya çıkacak
teknolojik gelişmeler dış iskelet robotlarının da gelişmesini ve
yaygınlaşmasını sağlayacaktır.
43
Tablo 2: Rehabilitasyon amacıyla geliştirilen üst uzuv dış iskelet robotlarının özellikleri
Robot
Aktüatör
Aktif Serbestlik Derecesi
MIT-Manus [14]
Elektriksel
Uzuv
Hareket
Ön Kol
Pronasyon-Supinasyon
Dirsek
Fleksiyon-Ekstansiyon
5
Bilek
MAHI [40]
Kontrol Yöntemi
Yıl
1992
Empedans Kontrol
Abdüksiyon-Adüksiyon
2006
Omuz
Intelli Arm [27]
Elektriksel
8
İntelligent Kontrol
Tekn.
2009
EMG Tabanlı
2009
Neuro-Fuzzy
Medyal-Yanal Rotasyon
Empedans Kontrol
Dirsek
Admitans Kontrol
2007
Ön Kol
PID Admitans Kontrol
2011
İntelligent Kontrol
2007
EMG Tabanlı NeuroFuzzy Kontrol
2003
(-)
2008
Dirsek
Bilek
Ön Kol
El
Omuz
Elektriksel
7
Elevasyon-Depresyon
SUEFUL-7 [28]
CADEN [49]
Bilek
EXO-UL7 [50]
MEDARM [31]
Elektriksel
Cable Driven
6
Omuz
Elevasyon-Depresyon
Retraksiyon-Protraksiyon
Dirsek
(Kiguchi ve diğerleri)
[33]
Elektriksel
2
Omuz
BONES [39]
Pnömatik
4
Omuz
Dirsek
Sarcos Master
Arm [43]
Omuz
2005
HBSA [44]
Hidrolik
7
Dirsek
Ön Kol
Bilek
ULERD [48]
Elektriksel
3
2013
Dirsek
Ön Kol
Bilek
44
(-)
Empedans Kontrol
Admitans Kontrol
2013
7.
çalışmaların ürünü olarak günümüzde klinik ortamda bu
robotlar kullanılmaya başlanmıştır. Tasarım esnasında
maliyetlerin de düşürülmesi sağlanabilirse bu robotların
tedavi amacıyla kullanımı yaygınlaşacak, daha çok
hastaya
rehabilitasyon
imkanı
sunulabilecektir.
Günümüzde internet altyapısı güçlendiği için bu robotlar
ev ortamına taşınıp hastalar kliniklere gitme zahmetinden
de kurtulabilecektir.
Sonuçlar
Bu çalışmada rehabilitasyon amacıyla tasarlanmış üst
uzuv rehabilitasyonuna yönelik dış iskelet robotları
incelenmiştir. Dış iskelet robotları mekanik yapı olarak
insan vücuduna uyum gösterdiği için uç işlevci robotlara
göre rehabilitasyon amacıyla kullanılmaya daha
yatkındır. Mekanik tasarımın iyileştirilmesi ve kontrol
algoritmalarının geliştirilmesi üzerinde yoğunlaşan
[13] Burgar, C., Lum, P.S., Shor, P.C., Van der Loos,
H.F.M., ―Development of robots for rehabilitation
theraphy: The Palo Alto VA/Stanford experience‖,
Journal of Rehabilitation Researchand Development,
Vol:37 No:6 pp:663-673, 2000.
[14] Hogan, N., Krebs, H.I., Charnnarong, J., Srikrishina,
P., Sharon, A., ―MIT - MANUS : A Workstation for
Manual Therapy and Training I‖, IEEE International
Workshop on Robot and Human Comm., 1992.
[15] Toth, A., Fazekas, G., Arz, G., Jurak, M., Horvath,
M., ―Passive Robotic Movement Therapy of the
Spastic Hemiparetic Arm with REHAROB: Report
of the First Clinical Test and the Followup System
Improvement‖, Proceedings of the IEEE 9th Int.l
Conference on Rehabilitation Robotics, 2005.
[16] Sanchez, R.J. Jr.,Wolbrecth, E., Smith, R., Liu, J.,
Rao, S., Cramer, S., Rahman, T., Bobrow, J.E.,
Reinkensmeyer, D.J., ―A Pneumatic Robot for ReTraining Arm Movement after Stroke: Rationale and
Mechanical Design‖, Proceedings of the IEEE 9th
Int.l Conference on Rehabilitation Robotics, 2005.
[17] Riener, R., Nef, T., Colombo, G., ―Robot-aided
neurorehabilitation of the upper extremities.‖, Med.
Bio. Emg. Comp., 2005.
[18] Leifer, L., ―Rehabilitive Robotics‖, Robot Age,
pp:4-11, 1981.
[19] Van der Loos, H.F.M., Michalowski, S.J., Lleifer,
J.L., ―Development of an omnidirectional mobile
vocational asistant robot‖, Proc. 3rd Int. Conf.
Assoc. Aadvancement Rehab. Tech., 1988.
[20] Kwee, H., Duimel J., Smit, J., De Moed, A.T., Van
Woerden, J., Kolk, L.V.D., ―The Manus
Wheelchair-mounted manipülatör: Developments
Toward a Production Model‖, Proc. 3rd Int. Conf.
Assoc. Aadvancement Rehab. Tech., 1988.
[21] Lo, H.S., Xie, S.Q., ―Exoskeleton robots for upperlimb rehabilitation: State of the art and future
prospects‖, Medical Engineering &Physics, 2012.
[22] Gopura, R.A.R.C., Kiguchi, K., ―Mechanical
Designs of Active Upper-Limb Exoskeleton Robots
State-of-the-Art and Design Difficulties‖, IEEE 11th
Int. Conference on Rehabilitation Robotics, 2009.
[23] Balasubramanian S, Klein J, Burdet E., ―Robotassisted rehabilitation of hand function.‖, Current
Opinion in Neurology, pp:661–70, 2010.
[24] Mulas, M., Folgheraiter, M., Gini, G., ―An EMGcontrolled Exoskeleton for Hand Rehabilitation‖,
Proceedings of the IEEE 9th International
Conference on Rehabilitation Robotics, 2005.
[25] Wornsnopp, T.T., Peshkin, M.A., Colgate, J.E.,
Kamper, D.G., ―An Actuated Finger Exoskeleton for
Hand Rehabilitation Following Stroke‖, Proceedings
of the IEEE 10th International Conference on
Rehabilitation Robotics, 2007.
[26] Kawasaki, H., Ishigure, Y., Nishimoto, Y., Aoki, T.,
Mouri, T., Sakaeda, H., Abe, M., ―Development of a
Hand Motion Assist Robot for Rehabilitation
Kaynakça
[1] Repperger, D. W., Remis, S. J., and Merrill, G.
Performance measures of teleoperation using an
exoskeleton device. In Proceedings of the IEEE
International Conference on Robotics and
Automation, Nice, France, 1990.
[2] Repperger,D.W. and Remis,S. J.Use of a multi-axis
Fitts’ law paradigm to characterize total body
motion-a study in teleoperation. In Proceedings of
the IEEE Conference on System Engineering,
Pittsburgh, PA, USA, pp. 105–108, 1990.
[3] Jau, B. M. Anthropomorphic exoskeleton dual
arm/hand telerobot controller. In Proceedings of the
IEEE Workshop on Intelligent Robots and systems,
pp. 715–718, 1988.
[4] Sala, R., Milanesi, S., and Rovett, A. Measurement
ofsingle phalanges positioin: a new fast and accurate
solution. In Proceedings of the 20th Int. Conference
on
Industrial
Electronics,
Control
and
Instrumentation, vol. 2, pp. 942–945, 1994.
[5] Wright, A. K. and Stanisic, M. M. Kinematic
mapping between the EXOS handmaster
exoskeleton and the Utah/MiT dextrous hand. In
Proceedings of the IEEE International Conference
on System Engineering, pp. 101–104, 1990.
[6] Lee, S., Agah, A., and Bekey, G. IROS: an
intelligent rehabilitative orthotic system for
cerebrovascular accident. In Proceedings of the
IEEE International Conference on Systems, Man and
Cybernetics, pp. 815–819, 1990.
[7] Brown, P., Jones, D., Singh, S. K., and Rosen, J.
M.,The exoskeleton glove for control of paralyzed
hands. In Proceedings of the IEEE International
Conference on Robotics and Automation, vol. 1, pp.
642–647, 1993.
[8] Burdea, G.C., Force and Touch Feedback for Virtual
Reality. New York: Wiley, 1996.
[9] D.K.Boman,
―International
survey:Virtualenvironment research,‖ Computer, vol. 28, no. 6, pp.
57–65, Jun. 1995.
[10] Yang, C-J., Zhang, J-F., Chen, Y., Dong, Y-M.,
Zhang, Y., ―A review of exoskeleton-type systems
and their key Technologies‖, Proc. IMechE Vol. 222
Part C: J. Mechanical Engineering Science, 2008.
[11] Reinkensmeyer, D. J., Dewald, J. P. A. , Rymer, W.
Z., ―Guidance-Based Quantification of Arm
ImpairmentFollowing Brain Injury: A Pilot Study‖,
IEEE Transactions on Rehabilitation Eng., 1999.
[12] Loureiro, R., Amirabdollahian, F., Topping, M.,
Driessen, B., Harwin, W., ―Upper Limb Robot
Mediated Stroke Therapy—GENTLE/s Approach‖,
Kluwer Academic Publishers, Autonomous Robots
15, 35–51, 2003.
45
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[40]
Therapy by Patient Self-Motion Control‖,
Proceedings of the IEEE 10th International
Conference on Rehabilitation Robotics,2007.
Yen, R., Park, H.S., Zhang, L.Q., ―Developing a
whole-arm exoskeleton robot with hand opening and
closing mechanism for upper limb stroke
rehabilitation‖, 11th Inter. Conference on
Rehabilitation Robotics, 2009.
Gopura, R.A.R.C., Kiguchi, K., Li, Y., ―SUEFUL-7:
A 7DOF Upper-Limb Exoskeleton Robot with
Muscle-Model-Oriented EMG-Based Control‖, Int.
Conf. on Intelligent Robots and Systems, 2009.
Park, H.S., Ren, Y., Zhang, L.Q., IntelliArm: An
Exoskeleton for Diagnosis and Treatment of Patients
with Neurological Impairments‖, Proceedings of the
2nd Biennial IEEE/RAS-EMBS International
Conference
on
Biomedical
Robotics
and
Biomechatronics, 2008.
Stienen, A.H.A., Hekman, E.E.G., Van der Helm,
F.C.T., Van der Kooij, H., ―Self-Aligning
Exoskeleton. Axes Through Decoupling of Joint
Rotations and Translations‖, Transactions on
Robotics, Vol. 25, No. 3, 2009.
Ball, S.J., Brown, I.E., Scott, S.H., ―MEDARM: a
rehabilitation robot with 5DOF at the shoulder
complex‖, IEEE/ASME international conference on
Advanced intelligent mechatronics, 2007.
K. Kiguchi, ―Active Exoskeletons for Upper-Limb
Motion Assist,‖ J. Humanoid Robotics, vol. 4, no. 3,
pp. 607-624, 2007.
K. Kiguchi, K. Iwami, M. Yasuda, K. Watanabe,
and T. Fukuda, ―An Exoskeletal Robot for Human
Shoulder Joint Motion Assist,‖ IEEE/ASME Trans.
on Mechatronics, vol. 8, no. 1, pp. 125-135, 2003.
R. A. R. C. Gopura and Kazuo Kiguchi, ―An
Exoskeleton Robot for Human Forearm and Wrist
Motion Assist-Hardware Design and EMG-Based
Controller,‖ J. Advanced Mech. Design, Syst. And
Manufacturing, vol.2, no. 6, pp. 1067-1083, 2008.
Giberti, H., Bertoni, V., Coppola, G., ―Conceptual
Design and Feasibility Study of a novel upper-limb
Exoskeleton‖, IEEE/ASME 10th International
Conference on Mechatronic and Embedded Systems
and Applications (MESA), 2014.
Chen, Y., Li, G., Zhu, Y., Zhao, J., Cai, H., ―Design
of a 6-DOF upper limb rehabilitation exoskeleton
with parallel actuated joints‖, Bio-Medical Materials
and Engineering, 2014.
Hong, M., Kim, S.J., Kim, K., ―KULEX: ADL
Power Assistant Robotic System for the Elderly and
the Disabled‖, 10th International Conference on
Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence
(URAI), 2013.
Hong, M.B., Kim, S.J., Kim, K., Development of a
10-DOF Robotic System for Upper-Limb Power
Assistance‖, 9th Int. Conference on Ubiquitous
Robots and Ambient Intelligence (URAI), 2012.
Klein, J., Spencer, S.J., Allington, J., Minakata, K.,
Wolbrecht, E.T., Smith, R., Bobrow, J.E.,
Reinkensmeyer, D.J., ―Biomimetic Orthosis for the
Neurorehabilitation of the Elbow and Shoulder
(BONES)‖,
Proceedings of the 2nd Biennial
IEEE/RAS-EMBS International Conference on
Biomedical Robotics and Biomechatronics, 2008.
Gupta, A., O’Malley, M.K., ―Design of a Haptic
Arm Exoskeleton for Training and Rehabilitation‖,
IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, 2006.
[41] Stienen, A.H.A., Hekman, E.E.G., Braak, H.,
Aalsma, A.A.M., Helm, F.C.T., Kooij, H., ―Design
of a Rotational Hydroelastic Actuator for a Powered
Exoskeleton for Upper Limb Rehabilitation‖, IEEE
Trans. on Biomedical Eng., Vol. 57, No. 3, 2010.
[42] Stienen, A.H.A., Hekman, E.E.G.,Prange, G.B.,
Jannink, M.J.A., Aalsma, A.A.M., Helm, F.C.T.,
Kooij, ―Dampace: Design of an Exoskeleton for
Force-Coordination Training in Upper-Extremity
Rehabilitation‖, Journal of Medical Devices,
Volume 3, Issue 3 , 2009.
[43] Mistry, M., Mohajerian, P., Schaal, S., ―An
Exoskeleton Robot for Human Arm Movement
Study‖, IEEE/RSJ International Conference on
Intelligent Robots and Systems, 2005.
[44] Ohnishi, K., Saito, Y., Oshima, T., Higashihara, T.,
―Powered Orthosis and Attachable Power-Assist
Device with Hydraulic Bilateral Servo System‖,
35th Annual International Conference of the IEEE
EMBS, 2013.
[45] Deng, M., Wang, Z., He, H., Xue, Y., ―Design and
Weight Lifting Analysis of a Streghten Upper Limb
Exoskeleton Robot‖, Applied Mechanics and
Materials Vol: 437, 2013.
[46] Xu,G., Song, A., Pan, L., Gao, X., Liang, Z., Li, J.,
Xu, B., ―Clinical experimental research on adaptive
robot-aided therapy control methods for upper-limb
rehabilitation‖, Robotica , Volume 32 , 2014.
[47] Lee, J., Kim, M., Oh, S., Kim, K., ―Integrated
Control Method for Power-Assisted Rehabilitation:
Ellipsoid Regression and Impedance Control‖,
IEEE/RSJ International Conference on Intelligent
Robots and Systems, 2014.
[48] Song, Z., Guo, S., Pang, M., Zhang, S., Xiao, N.,
Gao, B., Shi, L., ―Implementation of Resistant
Training Using an Upper-Limb Exoskeleton
Rehabilitation Device for Elbow Joint‖, Journal of
Medical and Biological Engineering, 2013.
[49] Kim, H., Miller, L.M., Li, Z., Roldan, J.R., Rosen,
J., ―Admittance Control of an Upper Limb
Exoskeleton –Reduction of Energy Exchange‖, 34th
Annual Int. Conference of the IEEE EMBS, 2012.
[50] Yu, W., Rosen, J., Lli, X., ―PID Admittance Control
for an Upper Limb Exoskeleton‖, American Control
Conference, 2011.
[51] Huo, W., Huang, J., Wang, Y., Wu, J., Cheng, L.,
―Control of Upper-Limb Power-Assist Exoskeleton
Based on Motion Intention Recognition‖, IEEE Int..
Conference on Robotics and Automation, 2011.
[52] Kiguchi, K., Hayashi, Y., ―An EMG-Based Control
for an Upper-Limb Power-Assist Exoskeleton
Robot‖, IEEE Trans. on Sys, Man, and
Cybernetics—Part B: Cybernetics, 2012.
[53] Xu, G., Song, A., Li, H., ―Adaptive Impedance
Control for Upper-Limb Rehabilitation Robot Using
Evolutionary Dynamic Recurrent Fuzzy Neural
Network‖, Intell Robot Syst, 2011.
[54] Miranda, A.B.W., Forner-Cordero, A., ―Upper limb
exoskeleton control based on Sliding Mode Control
and Feedback Linearization‖, Biosignals and
Biorobotics Conference, 2013.
[55] Frisoli, A., Sotgiu, E., Procopio, C., Bergamaosco,
M., Rossi, B., Chisari, C., ―Design and
Implementation of a Training Strategy in Chronic
Stroke with an Arm Robotic Exoskeleton‖, IEEE
Int.l Conference on Rehabilitation Robotics, 2011.
46

Üst Uzuv Dış İskelet Rehabilitasyon Robotları. TOK 2015

Transkript

Benzer belgeler

1.Aşağıda verilen teknik terimlerin Türkçe karşılığını yazınız. 2

RobotOkulu e-Dergisi Sayı 8

robotik ( liseliler için )

Robotlar - Bilim Teknik

atriyal septal defekt, interatriyal septal anevrizma ve

SLIPSTREAM - Robot Okulu

RobotOkulu e-Dergisi Sayı 19

RobotOkulu e-Dergisi Sayı 4