Tích hợp tín hiệu EMG vào khung xương ngoài cho chi dưới = Integration of EMG signals into lower-limb robotic exoskeletons

Abstract

Bộ xương ngoài chi dưới đóng vai trò quan trọng trong quá trình phục hồi chức năng và hỗ trợ vận động, đòi hỏi sự cân bằng tối ưu giữa thiết kế cơ khí, chiến lược kiểm soát và hiệu suất động. Nghiên cứu này tập trung vào thiết kế cơ khí của bộ xương ngoài chi dưới, đảm bảo tính toàn vẹn về mặt cấu trúc, khả năng thích ứng về mặt công thái học và truyền chuyển động hiệu quả. Khung được thiết kế bằng Autodesk Inventor và kết hợp các vật liệu nhẹ nhưng bền để tăng cường sự thoải mái và khả năng vận động của người dùng. Hệ thống truyền động kết hợp động cơ DC không chổi than (BLDC) với bộ giảm tốc truyền động hài, cung cấp mật độ mô-men xoắn cao, chuyển động mượt mà và khả năng kiểm soát chính xác. Ngoài hệ thống cơ học, bộ xương ngoài tích hợp xử lý tín hiệu sinh học, bao gồm điện cơ đồ (EMG), công nghệ cảm biến cân bằng IMU và cảm biến lót giày đo mật độ ứng suất bàn chân để cho phép kiểm soát trực quan và thích ứng. Các tín hiệu này được thu thập thông qua các cảm biến không xâm lấn, được xử lý trước theo thời gian thực và đưa vào thuật toán điều khiển lai để diễn giải ý định vận động của người dùng. Bằng cách tận dụng các tín hiệu sinh học, hệ thống tăng cường tương tác giữa người dùng và thiết bị, cho phép hỗ trợ dáng đi tự nhiên hơn và cải thiện kết quả phục hồi chức năng. Sự kết hợp giữa thiết kế cơ y sinh học và điều khiển bằng tín hiệu sinh học mở đường cho một thế hệ bộ xương ngoài thông minh mới được thiết kế riêng theo nhu cầu của từng cá nhân trong bối cảnh lâm sàng và hỗ trợ.