Rehabilitációs robotkéz-modul fejlesztése

Rehabilitation robot hand modul developement

  • Ottó Márk BAUER
  • András TÓTH
  • Tibor SZALAY
Keywords: mechatronic, mechanical design, rehabilitation, controll, hand exoskeleton, wearable structures, force control, hand rehabilitation, finger rehabilitation, stroke rehabilitation, rehabilitation robotics

Abstract

During the rehabilitation of stroke upper limb function loss by robotic physiotherapy, the hand is adapted to support active guided motion therapy with a unique developed and manufactured hand module. This paper presents the major parts of the hand rehabilitation module design, from mechanical design to electrical planning. The main purpose of the rehabilitation hand module is do a programmable robotics physiotherapy of the hand of the spasm patients. Spasm is basically a sudden, involuntary, painful contraction of the muscle, virtually a muscle or group of muscles, due by nerve damage caused by a stroke. The device consists of two components, a three-degree module and a two-degree modul whitch is a serial kinematic, purely rotationally articulated module. The three-degree robot finger moves the index, middle and ring fingers through a load distributor, which is located above the fingers. The orthoses of the fingers are connected to the load distribution with magnets. The two degrees of freedom module moves the thumb along a plane (tilted at two angles) to close it. The rehabilitation device facilitate the side change on the left and the right hands, so it can rehabilitate both sides of the hand.

Kivonat

A stroke miatt bekövetkezett felső végtagi funkcióvesztés robotos gyógytornáztatással történő rehabilitációja során a kézfejet egy egyedi fejlesztésű és gyártású kézmodullal alkalmassá tesszük aktív vezetett mozgásterápia támogatására. A konferencián a kézmodul tervezésének főbb lépései kerülnek bemutatásra, a gépészeten át egészen a villamos tervekig. A rehabilitációs eszköz célja a féloldalt bénult spazmusban szenvedő betegek kézfejének gyógytornásztatása programozható módon. A spazmus lényegében egy izomgörcs, gyakorlatilag az izom vagy izomcsoport hirtelen beálló, önkéntelen, fájdalmas összehúzódása, melynek oka az agyvérzés következtében kialakult idegsérülés. Az eszköz két részegységből áll: egy három szabadságfokú és egy két szabadságfokú síkbeli, soros kinematikájú, tisztán rotációs csuklókból felépített modulból. A három szabadságfokú robotujj a mutató, középső és gyűrűs ujjat mozgatja egy, az ujjak felett elhelyezett teherelosztó segítségével. A teherelosztóhoz mágnesek segítségével csatlakoznak az ujj ortézisek. A két szabadságfokú robotujj a hüvelykujjat mozgatja, a zárásnak megfelelő (két szögben megdöntött) sík mentén. A rehabilitációs eszköz lehetővé teszi a bal-és jobb kéz cseréjét, így minkét oldal rehabilitálására lehetőség van.

References

Agarwal, Priyanshu, Jonas Fox, Youngmok Yun, Marcia O’Malley, és Ashish Deshpande. „An index finger exoskeleton with series elastic actuation for rehabilitation: Design, control and performance characterization”. The International Journal of Robotics Research 34 (2015. október 27.). https://doi.org/10.1177/0278364915598388.

Aicardi, M., G. Cannata, és G. Casalino. „Task space robot control: convergence analysis and gravity compensation via integral feedback”. In Proceedings of 35th IEEE Conference on Decision and Control, 3:3032–37 köt.3, 1996. https://doi.org/10.1109/CDC.1996.573585.

Do, Thanh Nho, Tegoeh Tjahjowidodo, Michael Wai Shing Lau, és Soo Jay Phee. „Position Control of Asymmetric Nonlinearities for a Cable-Conduit Mechanism”. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering 14, sz. 3 (2017. július): 1515–23. https://doi.org/10.1109/TASE.2015.2438319.

Iqbal, Jamshed, Omar Ahmad, és Ahsan Malik. „HEXOSYS II - towards realization of light mass robotics for the hand”. In 2011 IEEE 14th International Multitopic Conference, 115–19, 2011. https://doi.org/10.1109/INMIC.2011.6151454.

Jo, Inseong, és Joonbum Bae. „Design and Control of a Wearable and Force-Controllable Hand Exoskeleton System”. Mechatronics 41 (2017. 0 1.): 90–101. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2016.12.001.

https://www.ogyei.gov.hu/orvostechnikai_eszkozok_megfeleloseg_ertekelese/

http://www.mogi.bme.hu/TAMOP/mikromechanika/ch03.html

Published
2020-04-16
How to Cite
[1]
BAUER, O., TÓTH, A. and SZALAY, T. 2020. Rehabilitációs robotkéz-modul fejlesztése. Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT. 28, (Apr. 2020), 284-288.
Section
F. szekció -Mechatronika, finommechanika és automatizálás