Üst uzuv dış İskelet rehabilitasyon...

Üst Uzuv Dış İskelet Rehabilitasyon Robotları

Exoskeleton Robots for Rehabilitation of the Upper Limb

Sıtkı Kocaoğlu1, Erhan Akdoğan

2

1Elektronik ve Otomasyon Bölümü

Kırklareli Üniversitesi, Kırklareli [email protected]

2Mekatronik Mühendisliği Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul [email protected]

Özetçe

Dünyada yükselmekte olan yaş ortalaması ile paralel olarak

serebrovasküler ve nöromasküler hastalıklar artmaktadır. Bu

hastalıklar sebebiyle uzuv motor becerilerini kaybeden

hastaların fizyoterapisi için rehabilitasyon robotlarının

kullanımı da önem kazanmaktadır. Bu robotların kullanılması

tedavi sürecini kısaltmakla birlikte, daha çok hastaya tedavi

imkanı sağlamaktadır. Ayrıca rehabilitasyon robotları

hareketleri doğru şekilde ve tekrarlanabilir olarak

yaptırabilirler. Günlük hayatta üst uzuvların kullanımı çok

yoğun olduğundan bu uzuvların kullanılamaması insan

hayatını olumsuz yönde etkilemektedir. Biyomekatroniğin

önemli uygulama alanlarından biri dış iskelet robotlarıdır. Bu

çalışmada literatürde mevcut olan üst uzuv rehabilitasyonu

için geliştirilmiş dış iskelet robotları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.

Abstract

The number of cerebrovascular and neuromuscular diseases

are increasing in parallel with the rising avarage age of

world’s population. Usage of the rehabilitation robots for

physiotherapy of patiens who have lost their limb motor

functions, gains importance. The usage of these robots

provides treatment for more patients, shortens the time period

of treatment and provides doing the excersises accurately and

repeatable. Disuse of the upper limbs adversely affect the

human life because this upper limbs are commonly used in

daily life. Exoskeletal robot manipulators are one of the

important application area of BIOMECHATRONICS. In this

study exoskeleton robots for upper limb rehabilitation

available in the literature were examined and compared.

1. Giriş

Biyomekatronik dünyada özellikle son 10 yılda kapsamı

belirlenmeye başlanan yeni bir alandır. Bu alanda ülkemizde

sınırlı sayıda çalışma ve araştırmacı bulunmaktadır.

Biyomekatronik alanındaki uygulamaların ülkemizde

yaygınlaştırılması için mevcut uygulamaların tanıtılması

önemlidir. Bu nedenle TOK2015 kapsamında Biyomekatronik

Sistemler özel oturumu için bu alanda yapılan çalışmaları

tanıtan bir dizi bildiri hazırlanmıştır. Bu alanlardan biri de dış iskelet robotlarıdır.

Dış iskelet robot sistemi insan-makine etkileşimli bir

sistemdir. Dış iskelet robotları insan uzuvlarının hareketlerine

uygun şekilde hareket edebilecek yapıda tasarlanırlar. 80’li

yılların sonlarında başlayan çalışmalarda dış iskelet sistemleri

telerobotik alanında insan-robot etkileşiminin sağlanması

üzerine yoğunlaşmış, insan kolunun konumunu algılayarak

yaptığı hareketleri tekrarlayabilen robotlar geliştirilmiştir [1-

5]. Bazı çalışmalarda uzuvlarını kullanamayan insanlar için

rehabilitasyon robotları geliştirilmiştir [6-7]. 90’lı yıllarda

dokunsal geri besleme araştırmalarının [8-9] sonucu olarak dış

iskelet sistemleri uzaktan etkileşimli uygulamalarda kullanılmaya başlanmıştır [10].

Fizik tedavi ve rehabilitasyonda robotik sistemlerin

kullanılması, terapistlerin iş yükünü azaltmanın yanı sıra,

hastalar için bu uzun, zahmetli ve maliyetli sürecin daha kolay

geçmesi için önemlidir [1, 10]. Rehabilitasyon robotları,

gerekli egzersiz hareketlerinin tekrarlanabilir, takip edilebilir

ve kolay ayarlanabilir bir şekilde uygulanmasını sağlarken

hastaların terapiye aktif olarak katılmaları için, hastalara

sadece ihtiyaç duydukları miktarda hareket desteği

verebilirler. Bu alanda [11-16] numaralı çalışmalar literatürde

önemli yer tutmaktadır. Bu çalışmada dış iskelet robot

sınıflarından biri olan üst uzuv dış iskelet robotlarının

özellikleri açıklanmış, alanda yapılan birçok çalışma olması

nedeni ile literatürde öne çıkan çalışmalar incelenmiştir.

Çalışmanın amacı ülkemizde biyomekatronik alanında yapılan

çalışmaların sayısının artırılmasına yönelik olarak bu alana

yeni girecek araştırmacılar için temel uygulamaları tanıtmaktır.

Şekil 1: Dış İskelet Sistemlerinin Sınıflandırılması

Dış İskelet Sistemleri

Üst Uzuv

Hareket Destek Sistemleri

Rehabilitasyon Sistemleri

Pasif Sistemler Aktif Sistemler İnteraktif Sistemler

Tüm Vücut Alt Uzuv

41

Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK'2015, 10-12 Eylül 2015, Denizli

2. Dış iskelet sistemlerinin sınıflandırılması

Dış iskelet robotlarını desteklediği uzva göre alt uzuv ve üst

uzuv olarak ikiye ayırmak mümkündür. Bu robotlar kullanılış

biçimine göre terapatik sistemler ve hareket destek sistemleri

olarak gruplandırılabilirler [17]. Terapatik sistemler genel

olarak fizik tedavi merkezlerinde kullanılırken hareket destek

sistemleri tek kullanıcıya yönelik olarak hastanın günlük

yaşam alanında gerekli aktiviteleri yapabilmesi için

tasarlanmıştır [18-20]. Günlük hayatta üst uzuvların kullanımı

çok yoğun olduğundan bu bölgede herhangi bir rahatsızlık

oluştuğunda insanların yaşam kalitesi daha fazla etkilenir. Bu

yüzden rehabilitasyon robotları üzerine yapılan çalışmalar

daha çok üst uzuv rehabilitasyon robotları alanına

odaklanmıştır [3-4]. Bu çalışmada rehabilitasyon amacıyla

tasarlanan terapatik üst uzuv dış iskelet robotları incelenmiştir.

Terapatik sistemleri pasif, aktif ve interaktif sistemler olarak

üç grupta incelemek mümkündür (Şekil 1) [17]. Pasif

sistemlerde herhangi bir aktüatör bulunmaz ve hastanın uzvu

fizyoterapist tarafından istenilen pozisyona getirilmek

suretiyle tedavi sağlanmaya çalışılır. Aktif sistemlerde

hareketi sağlamak için elektriksel, hidrolik ya da pnömatik

aktüatörler kullanılır. İnteraktif sistemler ise buna ek olarak

değişik kontrol teknikleri kullanarak tedaviye hastanın aktif katılımını sağlarlar [17].

3. Rehabilitasyon amacıyla kullanılacak olan dış

iskelet robotlarının tasarım kriterleri

Dış iskelet sistemleri, insan ile mekatronik sistem arasında

iletişim kuracak, insanın hareketlerini mümkün olduğu kadar

benzer özellikte gerçekleştirmeye çalışacak sistemlerdir. İdeal

olarak insan uzvu ile aynı dinamik davranışı göstermelidir.

Kullanılan motor ve sensörlerin kalitesi, oluşabilecek mekanik

boşluklar gibi birçok sebeple ideal durum sağlanamayacak

olmakla birlikte bazı tasarım kriterlerine dikkat edilmesi

gerekir. Bir dış iskelet robotunun serbestlik derecesi

kullanılacağı uzvun serbestlik derecesine eşit olmalı, böylece

ilgili eksenlerde yapacağı hareketleri karşılamalıdır.

Hareketler için insan uzvunun normal eklem açıklığı robot

tarafından sağlanabilmeli, robot gerekli eklem açıklığından

fazlasına sahip ise mutlaka gerekli kısıtlamalarla bu tehlikeli

durum önlenmelidir. Ayrıca insan motor fonksiyonlarının

hareket tekrar sıklığı ve hız sınırlarına uyulmalıdır. Her hasta

için uzuv boyutları değişkenlik göstereceğinden dış iskelet

robotunun uzuv boyutları ayarlanabilir olmalıdır. Dış iskelet

robotu beden üzerinde fazladan bir yük meydana getireceğinden ağırlığının düşük olması istenir.

Şekil 2: Üst uzuv anatomisi [22]

Şekil 3: Omuz eklemi [22]

Fizyoterapide bu ağırlığın sıfırlanması ve egzersizler

esnasında hastanın sadece kendi uzuv eylemsizliği ile hareket

ediyor olması gerekir. Aktif egzersizlerde robot bu eylemsizlik

değerini fizyoterapi şartlarına göre ayarlamalıdır. Bu sebeple

rehabilitasyon amacıyla kullanılan dış iskelet robotlarının

motorlarının eklemler yerine tabana yerleştirilip mekanizma

teknikleri ile hareketin ekleme taşınması önemli bir üstünlük

olarak görülür. Ayrıca robot tasarımı esnasında mekanik

tekilliğin olmamasına dikkat edilmelidir. Rehabilitasyon

süreci uzun ve zahmetli bir süreçtir. Bu yüzden rehabilitasyon

robotlarının kullanıcı dostu bir ara yüzünün olması, gerekirse

egzersizleri bilgisayar oyunları vasıtasıyla yaptırabiliyor

olması önemli bir avantajdır. Bu tasarım kriterlerini tamamen

sağlamaya çalışmak robotu kompleks bir yapıya sokup,

kontrolü zorlaştıracak ve ayrıca cihazın üretim fiyatını

yükseltecektir. Daha çok hastaya ulaşması istenen klinik

cihazların fiyatlarının uygun olması gerekir. Bu sebeple

tasarımın optimum şartlar göz önüne alınarak gerçekleştirilmesi daha uygundur.

4. Üst uzuv anatomisi ve hareketleri

İnsan üst uzvu temel olarak üst kol, ön kol ve el

bölümlerinden oluşur ve parmak eklemleri hariç toplam 9

serbestlik derecesine sahiptir (Şekil 2). Omuz bölgesinde

klavikula, skapula ve humerus kemiklerinin birleşmesi söz

konusudur. Böylece omuzda glenohumeral,

akromioklavikular, sternoklavikular ve skapulotorastik

eklemlerden söz edilebilir (Şekil 3). Üst kolu gövdeye

bağlayan omuz bölgesinin glenohumeral eklemi omuz eklemi

olarak anılır. Bu eklem top-soket biçimli küresel eklem olup 3

serbestlik derecesine sahiptir. Burada yapılabilen hareketler

şekil 3’de görüldüğü gibi fleksiyon-ekstansiyon, abdüksiyon-

addüksiyon ve medyal /yanal rotasyon şeklindedir [21, 22].

Yine omuz bölgesinin sternoklavikular eklemi göz önüne

alındığında burada 2 serbestlik derecesi daha olduğu

söylenebilir. Elevasyon-depresyon ve retraksiyon-protraksiyon

olarak isimlendirilen bu hareketler genellikle modellemenin

dışında bırakılır [21, 22]. Dirsek bölgesi dirsek eklemi ve

radyoulnar eklemleri içerir (Şekil 4). Dirsek eklemi fleksiyon-

ekstansiyon ve ön kol ile birlikte pronasyon-supinasyon olmak

üzere 2 serbestlik derecesine sahiptir (Şekil 4). Yapısı şekil

5’de gösterilmiş olan bilekte ise radyokarpal, interkarpal ve

karpometakarpal eklemlerden söz edilebilir. Genel olarak

bilek eklemi ise fleksiyon-ekstansiyon ve radyal/ulnar eviasyon olarak 2 serbestlik derecesine sahiptir (Şekil 5).

42


Şekil 4: Dirsek eklemi ve hareketi

Şekil 5: Bilek eklemi ve hareketleri [22]

Tablo 1: Hareket eklem açıklıkları [36]

Eklem Hareket Açıklık

Omuz

Fleksiyon / Ekstansiyon 150°-180°/40°-50°

Abdüksiyon / Adüksiyon 180°/30°-40°

Medyal / Yanal Rotasyon 70°-95°/40°-70°

Dirsek Fleksiyon / Ekstansiyon 135°-140°/0°

Ön Kol Pronasyon / Supinasyon 85°-90°/70°-90°

Bilek Fleksiyon / Ekstansiyon 73°/70°

Abdüksiyon / Adüksiyon 27°/27°

5. Üst uzuv rehabilitasyonunda kullanılan robot

manipülatörler

5.1. Mekanik Dizayn

Günümüze kadar rehabilitasyon amacıyla kullanılmak üzere

çok sayıda üst uzuv dış iskelet robot geliştirilmiştir.

Tasarımlarda genellikle parmak eklemleri hariç diğer eklemler

için mekanizmalar geliştirilmiştir. Parmak hareketlerinin

rehabilitasyonunda kullanılmak üzere ayrıca el rehabilitasyon

robotları üzerinde çalışmalar yapılmıştır [23-26]. Ren ve

diğerlerinin çalışmasında ise omuz, dirsek ve bilek

eklemlerinin yanı sıra el açma-kapama hareketi için de aktif

bir serbestlik derecesi ayırılmıştır [27]. IntelliArm olarak

isimlendirilen robot 8 aktif toplam 10 serbestlik derecesine

sahiptir. Üst uzuv dış iskeletlerde genellikle omuz bölgesi

sternoklavikular ekleminin serbestlik dereceleri de göz ardı

edilmektedir. Bu durum robotların etkinliğini azaltmaktadır.

Bazı çalışmalarda bu ekleme ait 2 hareket için pasif serbestlik

dereceleri bırakıldığı görülmektedir [27-30]. IntelliArm

sternoklavikular eklemde elevasyon-depresyon hareketi için

aktüatörlü bir serbestlik derecesi taşırken, Ball ve diğerlerinin

çalışmasında hem elevasyon-depresyon hem de retraksiyon-

protraksiyon hareketlerinin aktif serbestlik dereceleriyle sağlandığı görülmektedir [21, 27, 29, 31].

Omuzda yapılan hareketlerin tamamında dönme

merkezinin aynı olmadığı görülmektedir. Bu durum pozisyon

farklılığı sebebiyle hatalı sonuçlar ortaya çıkarmaktadır. Bunu

önlemek adına Kiguchi ve diğerleri omuz eklemi için hareketli

dönme merkezli bir mekanizmaya sahip dış iskelet robot

geliştirmişlerdir [32, 33]. Buna benzer olarak bilek ekleminde

de fleksiyon-ekstansiyon hareketi ile radyal/ulnar deviasyon

hareketleri de eş merkezli değildir. Çalışmaların tamamına

yakınında bilek eklemi hareketlerinin eş merkezli alındığı

görülürken yalnızca Gopura ve Kiguchi tasarımlarında bu

farklılığı göz ardı etmemiştir [34]. Dış iskelet robotlarının

büyük bir kısmının seri manipülatörler olarak tasarlandığı

görülmektedir. Seri manipülatörde tahrik elemanları

eklemelere yerleştirilir. Bu durum ataletlere yansır. Diğer

yandan dinamik denklemler karmaşıktır. Fakat özellikle son

yıllarda birçok araştırmacı paralel ve seri-paralel

mekanizmalara yönelmektedir [35-40]. Paralel mekanizmalar

düşük eylemsizlik-yüksek tork elde etmek ve yüksek

hassasiyet amacıyla tercih edilmektedir. Ayrıca üst uzuv dış

iskelet robotlarında genellikle aktüatör olarak elektrik motoru

veya pnömatik sistemler kullandığı görülmektedir. Stienen ve

diğerleri ve Mistry ve diğerleri hidrolik aktüatörler kullanan

rehabilitasyon robotları geliştirmişlerdir [41-43]. [44, 45]

numaralı çalışmada ise araştırmacılar rehabilitasyon amacı

taşımaksızın güç artırımı için hidrolik aktüatörlü dış iskeletler geliştirmişlerdir.

5.2. Kontrol teknikleri

Rehabilitasyon amacıyla geliştirilmiş olan dış iskelet

robotlarında farklı kontrol metotları uygulanmıştır. En yaygın

kontrol metodu empedans kontroldür [28, 41, 46-48].

Empedans kontrol robot kolu uç işlevcisinin mekanik

empedansının ayarlanması yolu ile gerçekleştirilir. İnsan uzvu

ile mekanik etkileşim halinde olan robotun empedansının

fizyoterapi esnasında değiştirilmesi suretiyle özellikle aktif ve

interaktif egzersizler sırasında hastanın hareket kabiliyetinin

yanında kuvvet uygulama becerisinin de gelişimi sağlanmaya

çalışılmaktadır. Bunun yanında benzer bir kontrol yöntemi

olan admitans kontrolün de bazı araştırmacılar tarafından

tercih edildiği görülmektedir [41, 49-51]. Son yıllarda daha

etkin kontrol yöntemleri olan nöro-bulanık kontrol [33, 52,

53], kayan kipli kontrol [54, 55] ve uyarlanabilir (adaptif)

kontrol [46, 53] gibi yöntemler de dış iskelet robotların

kontrolünde kullanılmaktadır. Bazı araştırmacıların EMG

bazlı geri besleme yaparak kontrolü sağladıkları çalışmalar da

mevcuttur [7-24-28-48-51-52]. Tablo 2’de rehabilitasyona

yönelik olarak geliştirilen üst uzuv dış iskelet robotlarından bazıları incelenmiştir.

6. Dış iskelet robotlarının geleceği

Dış iskelet sistemlerinin tasarımındaki önemli ilkelerden biri

de düşük ağırlığa sahip olmasıdır. Bunu sağlamak için dış

iskelet sistemlerinde kullanılan sensör, aktüatör ve güç

kaynağı gibi ünitelerin hafif olması gerekir. Bu ünitelerin

boyutlarının da küçültülmesiyle birlikte daha verimli şekilde

kullanılabileceğini söylemek mümkündür. Sensörler için

ölçüm hassasiyetinin yükselmesi, aktüatörler için kuvvet/kütle

oranının yükselmesi ve güç kaynakları için besleme

süresi/kütle oranının yükselmesi konularında ortaya çıkacak

teknolojik gelişmeler dış iskelet robotlarının da gelişmesini ve

yaygınlaşmasını sağlayacaktır.

43


Tablo 2: Rehabilitasyon amacıyla geliştirilen üst uzuv dış iskelet robotlarının özellikleri

Robot Aktüatör Aktif Serbestlik Derecesi Uzuv Hareket Kontrol Yöntemi Yıl

MIT-Manus [14]

Elektriksel 5

Ön Kol Pronasyon-Supinasyon

Empedans Kontrol

1992

Dirsek Fleksiyon-Ekstansiyon

Bilek

Fleksiyon-Ekstansiyon

MAHI [40] Abdüksiyon-Adüksiyon 2006

Pronasyon-Supinasyon

Intelli Arm [27] Elektriksel 8

Omuz


İntelligent Kontrol Tekn.

2009

Abdüksiyon-Adüksiyon

Medyal-Yanal Rotasyon

Elevasyon-Depresyon


Bilek Fleksiyon-Ekstansiyon


El Pronasyon-Supinasyon

SUEFUL-7 [28]

Elektriksel 7

Omuz

Fleksiyon-Ekstansiyon EMG Tabanlı 2009

Abdüksiyon-Adüksiyon Neuro-Fuzzy

Medyal-Yanal Rotasyon Empedans Kontrol

CADEN [49] Dirsek Fleksiyon-Ekstansiyon Admitans Kontrol 2007


Bilek


EXO-UL7 [50] Abdüksiyon-Adüksiyon PID Admitans Kontrol 2011

MEDARM [31] Elektriksel

Cable Driven 6

Omuz


İntelligent Kontrol 2007



Elevasyon-Depresyon

Retraksiyon-Protraksiyon


(Kiguchi ve diğerleri) [33]

Elektriksel 2 Omuz Fleksiyon-Ekstansiyon EMG Tabanlı Neuro-

Fuzzy Kontrol 2003


BONES [39] Pnömatik 4 Omuz


(-) 2008 Abdüksiyon-Adüksiyon



Sarcos Master

Hidrolik 7

Omuz


(-)

2005

Arm [43] Abdüksiyon-Adüksiyon


HBSA [44] Dirsek Fleksiyon-Ekstansiyon 2013


Bilek



ULERD [48] Elektriksel 3

Dirsek Fleksiyon-Ekstansiyon Empedans Kontrol

Admitans Kontrol 2013 Ön Kol Pronasyon-Supinasyon

Bilek Fleksiyon-Ekstansiyon

44


7. Sonuçlar

Bu çalışmada rehabilitasyon amacıyla tasarlanmış üst

uzuv rehabilitasyonuna yönelik dış iskelet robotları

incelenmiştir. Dış iskelet robotları mekanik yapı olarak

insan vücuduna uyum gösterdiği için uç işlevci robotlara

göre rehabilitasyon amacıyla kullanılmaya daha

yatkındır. Mekanik tasarımın iyileştirilmesi ve kontrol

algoritmalarının geliştirilmesi üzerinde yoğunlaşan

çalışmaların ürünü olarak günümüzde klinik ortamda bu

robotlar kullanılmaya başlanmıştır. Tasarım esnasında

maliyetlerin de düşürülmesi sağlanabilirse bu robotların

tedavi amacıyla kullanımı yaygınlaşacak, daha çok

hastaya rehabilitasyon imkanı sunulabilecektir.

Günümüzde internet altyapısı güçlendiği için bu robotlar

ev ortamına taşınıp hastalar kliniklere gitme zahmetinden

de kurtulabilecektir.

Kaynakça

[1] Repperger, D. W., Remis, S. J., and Merrill, G.

Performance measures of teleoperation using an

exoskeleton device. In Proceedings of the IEEE

International Conference on Robotics and Automation, Nice, France, 1990.

[2] Repperger,D.W. and Remis,S. J.Use of a multi-axis

Fitts’ law paradigm to characterize total body

motion-a study in teleoperation. In Proceedings of

the IEEE Conference on System Engineering, Pittsburgh, PA, USA, pp. 105–108, 1990.

[3] Jau, B. M. Anthropomorphic exoskeleton dual

arm/hand telerobot controller. In Proceedings of the

IEEE Workshop on Intelligent Robots and systems,

pp. 715–718, 1988.

[4] Sala, R., Milanesi, S., and Rovett, A. Measurement

ofsingle phalanges positioin: a new fast and accurate

solution. In Proceedings of the 20th Int. Conference

on Industrial Electronics, Control and

Instrumentation, vol. 2, pp. 942–945, 1994.

[5] Wright, A. K. and Stanisic, M. M. Kinematic

mapping between the EXOS handmaster

exoskeleton and the Utah/MiT dextrous hand. In

Proceedings of the IEEE International Conference

on System Engineering, pp. 101–104, 1990.

[6] Lee, S., Agah, A., and Bekey, G. IROS: an

intelligent rehabilitative orthotic system for

cerebrovascular accident. In Proceedings of the

IEEE International Conference on Systems, Man and

Cybernetics, pp. 815–819, 1990.

[7] Brown, P., Jones, D., Singh, S. K., and Rosen, J.

M.,The exoskeleton glove for control of paralyzed

hands. In Proceedings of the IEEE International

Conference on Robotics and Automation, vol. 1, pp.

642–647, 1993.

[8] Burdea, G.C., Force and Touch Feedback for Virtual

Reality. New York: Wiley, 1996.

[9] D.K.Boman, ―International survey:Virtual-

environment research,‖ Computer, vol. 28, no. 6, pp.

57–65, Jun. 1995.

[10] Yang, C-J., Zhang, J-F., Chen, Y., Dong, Y-M.,

Zhang, Y., ―A review of exoskeleton-type systems

and their key Technologies‖, Proc. IMechE Vol. 222

Part C: J. Mechanical Engineering Science, 2008.

[11] Reinkensmeyer, D. J., Dewald, J. P. A. , Rymer, W.

Z., ―Guidance-Based Quantification of Arm

ImpairmentFollowing Brain Injury: A Pilot Study‖,

IEEE Transactions on Rehabilitation Eng., 1999.

[12] Loureiro, R., Amirabdollahian, F., Topping, M.,

Driessen, B., Harwin, W., ―Upper Limb Robot

Mediated Stroke Therapy—GENTLE/s Approach‖,

Kluwer Academic Publishers, Autonomous Robots

15, 35–51, 2003.

[13] Burgar, C., Lum, P.S., Shor, P.C., Van der Loos,

H.F.M., ―Development of robots for rehabilitation

theraphy: The Palo Alto VA/Stanford experience‖,

Journal of Rehabilitation Researchand Development,

Vol:37 No:6 pp:663-673, 2000.

[14] Hogan, N., Krebs, H.I., Charnnarong, J., Srikrishina,

P., Sharon, A., ―MIT - MANUS : A Workstation for

Manual Therapy and Training I‖, IEEE International

Workshop on Robot and Human Comm., 1992.

[15] Toth, A., Fazekas, G., Arz, G., Jurak, M., Horvath,

M., ―Passive Robotic Movement Therapy of the

Spastic Hemiparetic Arm with REHAROB: Report

of the First Clinical Test and the Followup System

Improvement‖, Proceedings of the IEEE 9th Int.l

Conference on Rehabilitation Robotics, 2005.

[16] Sanchez, R.J. Jr.,Wolbrecth, E., Smith, R., Liu, J.,

Rao, S., Cramer, S., Rahman, T., Bobrow, J.E.,

Reinkensmeyer, D.J., ―A Pneumatic Robot for Re-

Training Arm Movement after Stroke: Rationale and

Mechanical Design‖, Proceedings of the IEEE 9th

Int.l Conference on Rehabilitation Robotics, 2005.

[17] Riener, R., Nef, T., Colombo, G., ―Robot-aided

neurorehabilitation of the upper extremities.‖, Med.

Bio. Emg. Comp., 2005.

[18] Leifer, L., ―Rehabilitive Robotics‖, Robot Age,

pp:4-11, 1981.

[19] Van der Loos, H.F.M., Michalowski, S.J., Lleifer,

J.L., ―Development of an omnidirectional mobile

vocational asistant robot‖, Proc. 3rd Int. Conf.

Assoc. Aadvancement Rehab. Tech., 1988.

[20] Kwee, H., Duimel J., Smit, J., De Moed, A.T., Van

Woerden, J., Kolk, L.V.D., ―The Manus

Wheelchair-mounted manipülatör: Developments

Toward a Production Model‖, Proc. 3rd Int. Conf.

Assoc. Aadvancement Rehab. Tech., 1988.

[21] Lo, H.S., Xie, S.Q., ―Exoskeleton robots for upper-

limb rehabilitation: State of the art and future

prospects‖, Medical Engineering &Physics, 2012.

[22] Gopura, R.A.R.C., Kiguchi, K., ―Mechanical

Designs of Active Upper-Limb Exoskeleton Robots

State-of-the-Art and Design Difficulties‖, IEEE 11th

Int. Conference on Rehabilitation Robotics, 2009.

[23] Balasubramanian S, Klein J, Burdet E., ―Robot-

assisted rehabilitation of hand function.‖, Current

Opinion in Neurology, pp:661–70, 2010.

[24] Mulas, M., Folgheraiter, M., Gini, G., ―An EMG-

controlled Exoskeleton for Hand Rehabilitation‖,

Proceedings of the IEEE 9th International

Conference on Rehabilitation Robotics, 2005.

[25] Wornsnopp, T.T., Peshkin, M.A., Colgate, J.E.,

Kamper, D.G., ―An Actuated Finger Exoskeleton for

Hand Rehabilitation Following Stroke‖, Proceedings

of the IEEE 10th International Conference on

Rehabilitation Robotics, 2007.

[26] Kawasaki, H., Ishigure, Y., Nishimoto, Y., Aoki, T.,

Mouri, T., Sakaeda, H., Abe, M., ―Development of a

Hand Motion Assist Robot for Rehabilitation

45


Therapy by Patient Self-Motion Control‖,

Proceedings of the IEEE 10th International

Conference on Rehabilitation Robotics,2007.

[27] Yen, R., Park, H.S., Zhang, L.Q., ―Developing a

whole-arm exoskeleton robot with hand opening and

closing mechanism for upper limb stroke

rehabilitation‖, 11th Inter. Conference on

Rehabilitation Robotics, 2009.

[28] Gopura, R.A.R.C., Kiguchi, K., Li, Y., ―SUEFUL-7:

A 7DOF Upper-Limb Exoskeleton Robot with

Muscle-Model-Oriented EMG-Based Control‖, Int.

Conf. on Intelligent Robots and Systems, 2009.

[29] Park, H.S., Ren, Y., Zhang, L.Q., IntelliArm: An

Exoskeleton for Diagnosis and Treatment of Patients

with Neurological Impairments‖, Proceedings of the

2nd Biennial IEEE/RAS-EMBS International

Conference on Biomedical Robotics and

Biomechatronics, 2008.

[30] Stienen, A.H.A., Hekman, E.E.G., Van der Helm,

F.C.T., Van der Kooij, H., ―Self-Aligning

Exoskeleton. Axes Through Decoupling of Joint

Rotations and Translations‖, Transactions on

Robotics, Vol. 25, No. 3, 2009.

[31] Ball, S.J., Brown, I.E., Scott, S.H., ―MEDARM: a

rehabilitation robot with 5DOF at the shoulder

complex‖, IEEE/ASME international conference on

Advanced intelligent mechatronics, 2007.

[32] K. Kiguchi, ―Active Exoskeletons for Upper-Limb

Motion Assist,‖ J. Humanoid Robotics, vol. 4, no. 3,

pp. 607-624, 2007.

[33] K. Kiguchi, K. Iwami, M. Yasuda, K. Watanabe,

and T. Fukuda, ―An Exoskeletal Robot for Human

Shoulder Joint Motion Assist,‖ IEEE/ASME Trans.

on Mechatronics, vol. 8, no. 1, pp. 125-135, 2003.

[34] R. A. R. C. Gopura and Kazuo Kiguchi, ―An

Exoskeleton Robot for Human Forearm and Wrist

Motion Assist-Hardware Design and EMG-Based

Controller,‖ J. Advanced Mech. Design, Syst. And

Manufacturing, vol.2, no. 6, pp. 1067-1083, 2008.

[35] Giberti, H., Bertoni, V., Coppola, G., ―Conceptual

Design and Feasibility Study of a novel upper-limb

Exoskeleton‖, IEEE/ASME 10th International

Conference on Mechatronic and Embedded Systems

and Applications (MESA), 2014.

[36] Chen, Y., Li, G., Zhu, Y., Zhao, J., Cai, H., ―Design

of a 6-DOF upper limb rehabilitation exoskeleton

with parallel actuated joints‖, Bio-Medical Materials

and Engineering, 2014.

[37] Hong, M., Kim, S.J., Kim, K., ―KULEX: ADL

Power Assistant Robotic System for the Elderly and

the Disabled‖, 10th International Conference on

Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence

(URAI), 2013.

[38] Hong, M.B., Kim, S.J., Kim, K., Development of a

10-DOF Robotic System for Upper-Limb Power

Assistance‖, 9th Int. Conference on Ubiquitous

Robots and Ambient Intelligence (URAI), 2012.

[39] Klein, J., Spencer, S.J., Allington, J., Minakata, K.,

Wolbrecht, E.T., Smith, R., Bobrow, J.E.,

Reinkensmeyer, D.J., ―Biomimetic Orthosis for the

Neurorehabilitation of the Elbow and Shoulder

(BONES)‖, Proceedings of the 2nd Biennial

IEEE/RAS-EMBS International Conference on

Biomedical Robotics and Biomechatronics, 2008.

[40] Gupta, A., O’Malley, M.K., ―Design of a Haptic

Arm Exoskeleton for Training and Rehabilitation‖,

IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, 2006.

[41] Stienen, A.H.A., Hekman, E.E.G., Braak, H.,

Aalsma, A.A.M., Helm, F.C.T., Kooij, H., ―Design

of a Rotational Hydroelastic Actuator for a Powered

Exoskeleton for Upper Limb Rehabilitation‖, IEEE

Trans. on Biomedical Eng., Vol. 57, No. 3, 2010.

[42] Stienen, A.H.A., Hekman, E.E.G.,Prange, G.B.,

Jannink, M.J.A., Aalsma, A.A.M., Helm, F.C.T.,

Kooij, ―Dampace: Design of an Exoskeleton for

Force-Coordination Training in Upper-Extremity

Rehabilitation‖, Journal of Medical Devices,

Volume 3, Issue 3 , 2009.

[43] Mistry, M., Mohajerian, P., Schaal, S., ―An

Exoskeleton Robot for Human Arm Movement

Study‖, IEEE/RSJ International Conference on

Intelligent Robots and Systems, 2005.

[44] Ohnishi, K., Saito, Y., Oshima, T., Higashihara, T.,

―Powered Orthosis and Attachable Power-Assist

Device with Hydraulic Bilateral Servo System‖,

35th Annual International Conference of the IEEE

EMBS, 2013.

[45] Deng, M., Wang, Z., He, H., Xue, Y., ―Design and

Weight Lifting Analysis of a Streghten Upper Limb

Exoskeleton Robot‖, Applied Mechanics and

Materials Vol: 437, 2013.

[46] Xu,G., Song, A., Pan, L., Gao, X., Liang, Z., Li, J.,

Xu, B., ―Clinical experimental research on adaptive

robot-aided therapy control methods for upper-limb

rehabilitation‖, Robotica , Volume 32 , 2014.

[47] Lee, J., Kim, M., Oh, S., Kim, K., ―Integrated

Control Method for Power-Assisted Rehabilitation:

Ellipsoid Regression and Impedance Control‖,

IEEE/RSJ International Conference on Intelligent

Robots and Systems, 2014.

[48] Song, Z., Guo, S., Pang, M., Zhang, S., Xiao, N.,

Gao, B., Shi, L., ―Implementation of Resistant

Training Using an Upper-Limb Exoskeleton

Rehabilitation Device for Elbow Joint‖, Journal of

Medical and Biological Engineering, 2013.

[49] Kim, H., Miller, L.M., Li, Z., Roldan, J.R., Rosen,

J., ―Admittance Control of an Upper Limb

Exoskeleton –Reduction of Energy Exchange‖, 34th

Annual Int. Conference of the IEEE EMBS, 2012.

[50] Yu, W., Rosen, J., Lli, X., ―PID Admittance Control

for an Upper Limb Exoskeleton‖, American Control

Conference, 2011.

[51] Huo, W., Huang, J., Wang, Y., Wu, J., Cheng, L.,

―Control of Upper-Limb Power-Assist Exoskeleton

Based on Motion Intention Recognition‖, IEEE Int..

Conference on Robotics and Automation, 2011.

[52] Kiguchi, K., Hayashi, Y., ―An EMG-Based Control

for an Upper-Limb Power-Assist Exoskeleton

Robot‖, IEEE Trans. on Sys, Man, and

Cybernetics—Part B: Cybernetics, 2012.

[53] Xu, G., Song, A., Li, H., ―Adaptive Impedance

Control for Upper-Limb Rehabilitation Robot Using

Evolutionary Dynamic Recurrent Fuzzy Neural

Network‖, Intell Robot Syst, 2011.

[54] Miranda, A.B.W., Forner-Cordero, A., ―Upper limb

exoskeleton control based on Sliding Mode Control

and Feedback Linearization‖, Biosignals and

Biorobotics Conference, 2013.

[55] Frisoli, A., Sotgiu, E., Procopio, C., Bergamaosco,

M., Rossi, B., Chisari, C., ―Design and

Implementation of a Training Strategy in Chronic

Stroke with an Arm Robotic Exoskeleton‖, IEEE

Int.l Conference on Rehabilitation Robotics, 2011.

46


http://medicaldevices.asmedigitalcollection.asme.org/issue.aspx?journalid=128&issueid=28006

http://medicaldevices.asmedigitalcollection.asme.org/issue.aspx?journalid=128&issueid=28006

Üst uzuv dış İskelet rehabilitasyon...

Documents