Myoelectric-controlled exoskeleton system design for daily activities and paralytic hand rehabilitation

Abstract

El fonksiyon bozukluğu olan kişilerde, günlük yaşam aktivitelerinin gerçekleştirilmesi ve rehabiliyasyon süreçlerinin yardımında dış iskelet sistemlerininin önemi klinik olarak kanıtlanmıştır. Bunun yanında, el için geliştirilmiş yüksek serbestlik derecesine sahip dış iskelet sistemlerinde el hareketlerinin ve rehabilitasyon egzersizlerinin yapılması zorlu işler olarak kabul edilmektedir. Bunun nedeni parmaklar üzerine yerleştirilen mekanizmaların karmaşık yapıları, kullanılan aktüatör sayıları ve hareket kısıtlayıcı sistemlerin fazlalığıdır. Bu çalışmada basit yapılı, tek aktüatörle tahrik edilen, sınırsız hareket alanına sahip tendon güdümlü yumuşak bir dış iskelet sistemi sunulmaktadır. Önerilen sistem başparmak, işaret parmağı ve orta parmak için fleksiyon ve ekstansiyonda tam serbestlik dereceli hareket gerçekleştirmek için tek aktütör kullanır. Tek aktüatörle kullanıcının üç parmak hareketi başarılı bir şekilde sağlanmakta ve kavrama hareketleri düzgün bir şekilde yapılabilmektedir. Bu çalışmadaki sonuç, myoelektrik kontrollü günlük yaşam aktivitelerinin gerçekleştirilmesini sağlayan, uzman kişilere bağımlılığını azaltan ve kişisel rehabilitasyonu gerçekleştiren ve kayıt altına alabilen kapsamlı bir rehabilitasyon robotu FLEXoskelet geliştirilmiştir.

The importance of exoskeleton systems in performing activities of daily living and helping rehabilitation processes in people with hand dysfunction has been clinically proven. In addition, performing hand movements and rehabilitation exercises in exoskeleton systems with high degrees of freedom developed for the hand are considered challenging tasks. The reason for this is the complex structures of the mechanisms placed on the fingers, the limitation of movement, and the number of actuators used. This study proposes a tendon-driven soft exoskeleton system with an unlimited range of motion, driven by a single actuator. The proposed system uses a single actuator to perform full degrees of freedom of movement in flexion and extension for the thumb, index finger, and middle finger. With a single actuator, the user's three finger movements are successfully provided, and the grip movements can be made smoothly. The aim of this study is to develop a comprehensive rehabilitation robot, the FLEXoskelet, that enables the realization of daily life activities with myoelectric control, reduces dependence on specialists, and can perform and record personal rehabilitation.