Act-Exo-Rehab：一种用于实时环境中的上肢康复自适应主动外骨骼装置

《Scientific Reports》：Act-Exo-Rehab: an adaptive active exoskeleton for upper limb rehabilitation in real-time environments

　　

摘要

上肢外骨骼已成为帮助老年人、受伤者以及残疾人群体进行康复的重要工具。传统上，这类设备需要医疗人员的持续操作，且通常只能用于医院或诊所等固定场所，多安装在特定装置或轮椅上。它们往往体积庞大、价格昂贵，而且组装困难。本文提出了一种新型上肢外骨骼设计，通过实现极低的重量、便于携带以及简单的组装和制造工艺，克服了上述缺陷。该外骨骼能够实现6自由度运动，涵盖肩部、肘部和腕部的动作，并可为关节提供部分辅助力量。它无需固定在特定位置，因此可适用于左右上肢。此外，本文还探讨了其运动学分析、基于MATLAB的动态仿真、控制策略以及物理系统的实际实现方法。给从业者的提示：本研究提出的一种轻便且便携的上肢外骨骼设计，旨在用于实际康复应用。该系统注重易于组装、降低系统复杂度，同时适合在家庭或辅助环境中使用。这一设计框架有助于从业者和开发者打造出成本适中且具有灵活性的康复设备，尤其适用于那些对便携性和简易性要求较高的场景。截肢者、康复、上肢外骨骼、熔融沉积建模、增材制造、统一机器人描述格式、逆运动学、轨迹规划、路径点跟踪、比例-积分-微分控制、嵌入式系统。