science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Hulpbron-efficiënt zacht exoskelet voor mensen met loopbeperkingen

Krediet:IIT Instituto Italiano di Tecnologia

Veel mensen hebben mobiliteitsbeperkingen in de onderste ledematen, maar er zijn maar weinig draagbare technologieën waarmee ze normaal kunnen lopen tijdens het uitvoeren van dagelijkse taken. XoSoft, een door Europa gefinancierd project, heeft partners uit heel Europa samengebracht om een ​​flexibele, lichtgewicht en hulpbronnenefficiënt prototype van een zacht exoskelet.

Kwetsbare ouderen, onvolledige dwarslaesie, en patiënten na een beroerte hebben vaak loophulpmiddelen nodig om te helpen bij het lopen. Huidige hulpmiddelen zoals rolstoelen of rollators zijn doorgaans omvangrijk, relatief inflexibel, en ondersteunen vaak slechts gedeeltelijk beweging. Verder, ze stimuleren of ondersteunen de activering van de benen meestal niet. Zo lang mogelijk actief en mobiel blijven is van groot belang voor de fysieke en cognitieve gezondheid, en om verdere atrofie te voorkomen. Om deze uitdaging aan te gaan en individuele hulp te bieden aan de getroffenen, negen partners uit zeven Europese landen hebben het "XoSoft"-prototype van een zacht exoskelet ontwikkeld als onderdeel van een EU-onderzoeks- en innovatieproject. XoSoft is ontworpen om gemakkelijk te dragen, comfortabel, bruikbaar en compatibel met het dagelijks leven van de gebruikers, helpen de autonomie en individuele prestaties van de gebruikers te vergroten.

Beweging geeft energie

Het hart van XoSoft is een systeem dat de gebruiker een quasi-passieve bediening geeft op basis van elastische banden en op maat gemaakte pneumatische zachte koppelingen. Door de bewegingen van de drager worden de elastische banden uitgerekt en onder spanning gezet. De elastische banden hebben het vermogen om voldoende energie op te slaan en af ​​te geven om de patiënt te ondersteunen tijdens het lopen. Dit proces wordt gecontroleerd door koppelingen die op de juiste momenten in- en uitschakelen om de energie-uitwisseling te regelen, en daarmee de drager te ondersteunen.

XoSoft is efficiënt met hulpbronnen en stelt de drager in staat zijn bewegingen te controleren. Deze flexibiliteit wordt mogelijk gemaakt doordat het systeem de bewegingen van de patiënt nauwkeurig herkent. Sensoren in het kledingstuk registreren de bewegingen en sturen de informatie naar een controller. De controller interpreteert op zijn beurt de loopfase van de gebruiker en regelt de activerings- of deactiveringscyclus van de koppelingen.

Systeemgebruik in laboratorium- en klinische omgevingen

Het XoSoft-systeem kan worden gebruikt door personen die hulp nodig hebben bij lage tot matige mobiliteit. De koppelingen worden momenteel aangedreven door een vacuüm dat wordt gegenereerd door perslucht die is aangesloten en gemonteerd in een rugzak, die geschikt is voor laboratorium- en klinische omgevingen. De combinatie van koppelingen en elastische banden zal zeker worden hergebruikt en verder ontwikkeld in toekomstige zachte exoskeletten die de ontwikkelde innovaties en systemen dichter bij de markt brengen, inclusief potentieel gebruik thuis en voor het dagelijks leven.

Eindgebruikers centraal

Innovaties worden vaak gedreven door technologie zonder dat toekomstige gebruikers erbij betrokken zijn. XoSoft is ontwikkeld rekening houdend met de behoeften en eisen van gebruikers, evenals hun filialen zoals familieleden en fysiotherapeuten, door hen vanaf het begin bij het ontwerpproces te betrekken. Dit zorgt voor een hogere acceptatie door de gebruikers. Meerdere versies van het XoSoft-prototype werden ontwikkeld met elk vooruitstrevende innovatieve en nieuwe technologieën. Deze omvatten slimme materialen, sensoren en actuatoren, evenals biomimetische controle, monitoring en aangesloten gezondheidssystemen, die op hun beurt werden geïntegreerd in een enkel systeem voor laboratoriumtests en klinische tests.

Het gebruik van nieuwe technologieën in slimme materialen, geavanceerde algoritmen voor biomimetische controle, gebruikersgericht ontwerp, en een energie-efficiënte implementatie zorgde voor de technologie en de gebruikersbehoefte om XoSoft te realiseren.