The ACT-4D: A novel rehabilitation robot for the quantification of upper limb motor impairments following brain injury

Abstract

Rehabilitation robots and other controlled diagnostic devices are useful tools to objectively quantify debilitating, post-stroke impairments. The goal of this paper is to describe the design of the ACT-4D rehabilitation robot which can quantify arm impairments during functional movement. The robot can instantly switch between a compliant mode that minimizes impedance of voluntary movement, and a stiff mode that applies controlled position/speed perturbations to the elbow (up to 75 Nm or 450 deg/s at 4500 deg/s(2)). It has a limited range of movement of the shoulder and elbow, which is further reduced when a damper is needed to enhance the positional stiffness of the base robot. In recent experiments, the ACT-4D has been used successfully for the quantification of elbow impairments.

Control method of the wearable manipulator based on EMG signals

“…• urządzenia konstruowane z myślą o wspieraniu efektorów użytkownika, • urządzenia, których poszczególne ruchome złącza są dopasowane do kolejnych stawów kończyny [3].…”

“…Proteza jest sztucznym zamiennikiem brakującej części ciała, natomiast orteza to urządzenie ortopedyczne wykorzystywane do wspierania i korygowania ruchów kończyn w celu poprawy ich funkcjonalności [2]. Ortezy dzielą się na dwa główne rodzaje:• urządzenia konstruowane z myślą o wspieraniu efektorów użytkownika, • urządzenia, których poszczególne ruchome złącza są dopasowane do kolejnych stawów kończyny [3].Pierwszy typ ortez obejmuje rozwiązania wolnostojące, których zasadą działania jest przyłożenie siły do narzą-du wykonawczego tak, aby wspierać lub utrudniać jego ruch [4]. Ortezy drugiego typu, nazywane wspomaganymi egzoszkieletami, są urządzeniami nakładanymi na ciało użytkownika.…”

Robotics rehabilitation of the elbow based on surface electromyography signals

“…The first class of orthoses is exterior with respect to the subject limb. The system offers all the power necessary to move a patient to the required position [1][2][3][4][5] without taking into consideration the joint movements of limb. The second cluster refers to exoskeleton robots, the actual trend, worn by the patient.…”

ERRSE: Elbow Robotic Rehabilitation System with an EMG-Based Force Control

“…Torques of mechanical components M 1 Mass of patient's forearm M 2 , M 3 Mass of mechanical subassembly 2 (blue), and subassembly 3 (red)…”

“…Nomenclature Description L Distance between elbow and the wrist of patient l 1 Distance between CG of patient's forearm and Z2-axis l 2 Distance between CG2 and Z2-axis l 3 Distance between CG3 and Z2-axis a Angle of elbow flexion a 2 Angle between Y2-axis of the forearm and CG2 a 3 Angle between the longitudinal axis of the forearm and CG3 L max Maximum length of the device that is able to support F i Inertial forces of mechanical components ''i'' t i…”