リハビリエクソスの設計と制御：関節トルク制御上肢外骨格

本研究では、リハビリテーション目的で設計された新しい上肢外骨格であるリハビリエクソスの設計を提示します。これは、高減速比アクチュエーターとコンパクトな弾性関節を備え、ひずみゲージに基づいたトルクセンサーを取得します。本研究では、トルクセンサーの性能と、望ましくない非軸方向モーメント負荷のクロストークを引き起こす可能性のある設計面について考察します。さらに、多自由度の非線形システムダイナミクスをモデル化し、摩擦や重力といった非線形効果に対する補償を提供する新しいフルステートフィードバックトルクコントローラーが設計されました。制御システムの性能と機械構造の妥当性を評価するために、フルステートフィードバックコントローラーは、透明性テスト（被験者10名、2つの基準速度）とハプティックレンダリング評価の両方において、他の2つのベンチマーク状態フィードバックコントローラーと比較されました。これらの実験は、運動技能が制限された患者との物理的相互作用というデバイスの意図する目的を代表するものでした。すべての実験条件において、提案された関節トルクコントローラーはより高い性能を達成し、関節の透明性を提供し、アシストアプリケーションに対する外骨格の実現可能性を示しました。