Design synthesis and optimization of a 4-SPS intrinsically compliant parallel wrist rehabilitation robotic orthosis

2021

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1093/jcde/qwab061
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Abstract Neuroplasticity allows the human nervous system to adapt and relearn motor control following stroke. Rehabilitation therapy, which enhances neuroplasticity, can be made more effective if assisted by robotic tools. In this paper, a novel 4-SPS parallel robot has been developed to provide recovery of wrist movements post-stroke. The novel mechanism presented here was inspired by the forearm anatomy and can provide the rotational degrees of freedom required for all wrist movements. The robot design has been discussed in detail along with the necessary constructional, kinematic, and static analyses. The spatial workspace of the robot is estimated considering various dimensional and application-specific constraints besides checking for singular configurations. The wrist robot has been further evaluated using important performance indices such as condition number, actuator forces, and stiffness. The pneumatic artificial muscles exhibit varying stiffness, and therefore, workspace points are reached with different overall stiffness of the robot. It is essential to assess robot workspace points that can be reached with positive forces in actuators while maintaining a positive definite overall stiffness matrix. After the above analysis, design optimization has been carried out using an evolutionary algorithm whereby three critical criteria are optimized simultaneously for optimal wrist robot design.