Designing Kresling Origami for Personalised Wrist Orthosis

要約

手首は、動きの器用さと手の関数を促進する上で極めて重要な役割を果たします。
手首装具は、パッシブブレースからアクティブな外骨格まで、運動能力の支援とリハビリテーションのための効果的なソリューションを提供します。
ただし、現在利用可能な装具によって促進されている動きの種類は限られており、パーソナライズされたデザインにはほとんど重点がありません。
これらのギャップに対処するために、このペーパーでは、クレスリング折り紙に触発された新しい手首装具デザインを提案します。
この設計は、さまざまな個々の形状パラメーターに対応するために適合させることができます。これは、トポロジカルバリエーションと折り紙の固有のコンプライアンスの恩恵を受けることができます。
熱に耐えられる生地は、クレイン折り紙の非剛性の性質を再現するために使用されます。
装具は、取り外し可能な腱ベースの作動システムを備えた6つの異なるモーションモードが可能です。
ワークスペースの実験的特性評価は、腱を個別に活性化することにより実施されています。
各方向の最大曲げ角は、18.81 {\ deg}から32.63 {\ deg}の範囲です。
腱が組み合わせて引っ張られると、背側、手のひら、放射状、および尺骨方向の最大曲げ角は、それぞれ31.66 {\ deg}、30.38 {\ deg}、27.14 {\ deg}、および14.92 {\ deg}です。
ダーツを投げる運動や回転などの複雑な動きを生成する能力も実験的に検証されています。
この作品は、トレーニングとリハビリテーションのための個別の手首装具の開発のための有望な基盤を提示します。

要約(オリジナル)

The wrist plays a pivotal role in facilitating motion dexterity and hand functions. Wrist orthoses, from passive braces to active exoskeletons, provide an effective solution for the assistance and rehabilitation of motor abilities. However, the type of motions facilitated by currently available orthoses is limited, with little emphasis on personalised design. To address these gaps, this paper proposes a novel wrist orthosis design inspired by the Kresling origami. The design can be adapted to accommodate various individual shape parameters, which benefits from the topological variations and intrinsic compliance of origami. Heat-sealable fabrics are used to replicate the non-rigid nature of the Kresling origami. The orthosis is capable of six distinct motion modes with a detachable tendon-based actuation system. Experimental characterisation of the workspace has been conducted by activating tendons individually. The maximum bending angle in each direction ranges from 18.81{\deg} to 32.63{\deg}. When tendons are pulled in combination, the maximum bending angles in the dorsal, palmar, radial, and ulnar directions are 31.66{\deg}, 30.38{\deg}, 27.14{\deg}, and 14.92{\deg}, respectively. The capability to generate complex motions such as the dart-throwing motion and circumduction has also been experimentally validated. The work presents a promising foundation for the development of personalised wrist orthoses for training and rehabilitation.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google