Soft Wrist Exosuit Actuated by Fabric Pneumatic Artificial Muscles

要約

最近、ソフトアクチュエータベースの外骨格スーツが、その高い強度重量比、本質的な安全性、低コストにより関心を集めています。
我々は、軽量のウェアラブルコンポーネント（160g）を備え、手首を屈曲/伸展および尺骨/橈骨偏位で動かすことができる、布製空気圧人工筋肉によって作動する新しい手首外骨格スーツを紹介します。
外骨格スーツによって発揮されるトルクを表すモデルを導出し、サンプル ユーザーに最適な設計を選択するためのモデルの使用法を示します。
手首の屈曲/伸展の全範囲にわたって外骨格スーツのトルクを測定することにより、モデルの精度を評価します。
他のモデルと比較して最小の平均絶対誤差 (0.283 Nm) を達成するのに役立つため、取り付けポイントの変位を考慮することの重要性を示します。
さらに、我々は、受動的な人間の手首における外骨格スーツによって作動する可動範囲の測定を提示します。
最後に、受動的な人間の手首を制御して、1 および 2 自由度の軌道に沿って望ましい方向に移動するデバイスを実証します。
評価結果は、他の空気圧で作動する手首外骨格スーツと比較して、提示された外骨格スーツは軽量かつ強力 (ピークトルク 3.3 Nm) であるものの、可動範囲が制限されていることを示しています。

要約(オリジナル)

Recently, soft actuator-based exosuits have gained interest, due to their high strength-to-weight ratio, inherent safety, and low cost. We present a novel wrist exosuit actuated by fabric pneumatic artificial muscles that has lightweight wearable components (160 g) and can move the wrist in flexion/extension and ulnar/radial deviation. We derive a model representing the torque exerted by the exosuit and demonstrate the use of the model to choose an optimal design for an example user. We evaluate the accuracy of the model by measuring the exosuit torques throughout the full range of wrist flexion/extension. We show the importance of accounting for the displacement of the mounting points, as this helps to achieve the smallest mean absolute error (0.283 Nm) compared to other models. Furthermore, we present the measurement of the exosuit-actuated range of motion on a passive human wrist. Finally, we demonstrate the device controlling the passive human wrist to move to a desired orientation along a one and a two-degree-of-freedom trajectory. The evaluation results show that, compared to other pneumatically actuated wrist exosuits, the presented exosuit is lightweight and strong (with peak torque of 3.3 Nm) but has a limited range of motion.

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