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帮助8岁脑瘫儿童迈出人生第一步!首台可控制关节活动度的儿童步态外骨骼康复机器人

时间:2023-03-17 11:15:57 科技观察

DavidZabala是墨西哥城南部一个普通家庭的孩子。8岁的孩子因为脑瘫,还需要坐轮椅才能相对自如地活动。但最近,在外骨骼的帮助下,他终于用自己的腿迈出了人生的第一步:“起初这东西吓坏了他,他的手非常紧张地颤抖,”大卫41岁的母亲说。瓜达卢佩·卡多佐感叹道,“但是然后我看到他的脚变得更强壮,他的走路也有所改善。他现在对走路很感兴趣,他正在迈出第一步。这对他来说是一种快乐。””。据了解,大卫使用的外骨骼装置是全新的Atlas2030,专为3至14岁的儿童设计。戴上Atlas2030后,大卫现在可以独立进行活动,例如玩耍用球和画画。这些都是他以前从未想过的事情。该装置也开始被用作治疗的一部分。让瘫痪儿童有机会走路“不仅可以延长他们的寿命,增强他们的身体素质,还可以提高他们的自尊心”,研究表明。墨西哥脑瘫患者协会主任表示,该设备可以“在创纪录的时间内实现康复目标”,与传统疗法的时间和成本相比,这是一个很大的进步Atlas2030由ElenaGarcíaArmada设计,她因此获得了2022年欧洲发明家奖。世界上第一个基于儿童的自适应机器人外骨骼全球约有1700万儿童面临sa我作为大卫的情况。由于脑瘫等原因不得不使用轮椅的儿童往往会出现躯干肌肉退化和脊柱畸形,这会进一步影响他们的肺部和心脏,缩短他们的寿命和生活质量。虽然成人外骨骼自1960年代以来一直在开发,但适合成长中的儿童的轻型、适应性强的设备尚未开发和完善。在与一名瘫痪儿童会面后,马德里西班牙国家研究委员会(CSIC)的机器人专家埃琳娜·加西亚·阿玛达(ElenaGarcíaArmada)将她的注意力从重工业外骨骼转移到儿童外骨骼。10年来,Armada开发出一款电池供电的可穿戴设备,可以供电2.5小时,并能随着不同佩戴者的健康状况变化而进行不同程度的适应。据了解,该装置可在8分钟内安装完毕,主要是将“关节”缠绕在孩子的腿部和腰部,连接轮子上的结构增加支撑,并根据佩戴者的肌肉力量调节软硬度。同时,这种机器人外骨骼装置可以支持延误的情况,有时甚至可以预防因行动不便而引起的医疗并发症。据欧洲专利局称,这是“世界上第一个基于儿童的自适应机器人外骨骼”。图集辅助提升效果明显。在一篇名为EffectsofATLAS2030gaitexoskeletononstrengthandrangeofmotioninchildrenwithspinalmuscularatrophyII:acaseseries的论文中,我们可以看到更多关于Atlas2030设计的细节。论文链接:https://jneuroengrehab.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12984-022-01055-xAtlas2030有两种工作模式。在自动模式下,该设备遵循佩戴者的运动步态模式并以设定的速度辅助行走;在主动辅助模式下,该设备通过检测患者的运动意图来辅助弥补所需动作的剩余强度。放置在设备电机上的力传感器可以检测到这种行动动机。此外,外骨骼还可以辅助佩戴者从坐姿转换为站立姿势。所有这些功能都是通过在平板电脑上运行的应用程序控制的,该应用程序连接到外骨骼本身提供的Wi-Fi连接。工厂的控制结构分为两个相互连接的系统。主控制器根据从用户接收到的信息生成合成轨迹。高级控制器基于实时处理器,根据应用程序中配置的参数计算逆向运动学,然后将每个关节的角轨迹发送到电机低级控制器。低级控制系统接收所需位置,并用每个关节的测量位置关闭回路。从3位用户进行的外骨骼佩戴实验来看,在实验结束时,所有测量值均较初始状态有所提升,其中髋关节屈伸和膝关节屈伸的改善最为明显;而在前五次中,膝关节伸展和踝关节背屈的改善在外骨骼训练期间最为明显。根据论文调查,Atals2030外骨骼装置对儿童下肢力量提升有很好的治疗效果。该研究也可为未来Atlas2030临床整合作为儿童康复的一部分提供初步支持。相信随着后续技术的不断跟进和研发,一定会有越来越多的孩子能够重新站起来,重新认识这个世界。相关报道:https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-11342177/Boy-8-stricken-cerebral-palsy-takes-steps-thanks-new-exoskeleton.htmlhttps://www.france24.com/en/live-news/20221020-robotic-suit-gives-paralyzed-children-gift-of-walkinghttps://futurism.com/the-byte/cerebral-palsy-walks-robotic-exoskeleton