Bu çalışma, Grant U1913207 kapsamında Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve HUST Akademik Sınır Gençlik Ekibi Programı tarafından desteklenmektedir. Yazarlar bu vakıfların desteğine teşekkür eder.

Bu protokol, Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Tongji Tıp Fakültesi, Union Hastanesi Etik İnceleme Kurulu tarafından onaylanmıştır. Tanı kriterlerini karşılayan ve yazarın hastanesinin rehabilitasyon bölümünde ayakta ve yatan hasta birimlerinde tedavi gören üst ekstremite fonksiyonel bozukluğu olan hastalar katılımcı olarak seçildi. Hastaların motor fonksiyon iyileşmesi Brunnstrom iyileşme evreleri21'e göre değerlendirildi ve evre 3-5'teki hastalar deneylere katılmak üzere seçildi. Çalışmaya katılan hastalardan yazılı bilgilendirilmiş onam alındı. Prosedür, pnömatik tutucu için kalıp tasarımını, kürlenmiş silikon kauçuğa dayalı pnömatik tutucunun üretim sürecini, taşınabilir cihazların entegrasyonunu ve kavrama niyeti tespiti için yazılım ve donanım uygulamasını içerir. Silikon kauçuk ve yaygın kumaşlar dışında, tüm giyilebilir bileşenler 3D baskı teknolojisi kullanılarak üretilir (bkz. Ek Kodlama Dosyaları 1-5).
1. Pnömatik tutucunun tasarlanması ve imalatı
<ol><li>Önceden tasarlanmış kalıbı22 Şekil 1A,B'de gösterildiği gibi monte edin. Ardından, Şekil 1C'de gösterildiği gibi, cam elyafları kalıpta belirtilen konumlarda sabitlemek için sıcakta eriyen yapıştırıcı kullanın. Silikon sızıntısına neden olabilecek olası alanları kapatmak için sıcakta eriyen yapıştırıcı kullandığınızdan emin olun.</li>
	<li>Silikon elastomerin A Bileşeni ve B Bileşenini uygun miktarda tartın (ağırlıkça 9:1) ( Malzeme Tablosuna bakın) ve bunları belirtilen oranda karıştırın. Karıştırdıktan sonra, makinenin dahili ön ayar programı tarafından belirlenen, değişken merkezkaç kuvvetine sahip bir vakumlu karıştırma ve gaz giderme makinesi kullanın. Karışım hazır olduğunda, Şekil 1D'de gösterildiği gibi derhal monte edilmiş kalıba enjekte edin. NOT: Değişken merkezkaç kuvveti, dahili ön ayar programı aracılığıyla vakumlu karıştırma ve gaz giderme makinesi tarafından kontrol edilir (Malzeme Tablosuna bakın). Silikon kauçuğun iyice karışmasını ve sıkışan hava kabarcıklarının giderilmesini sağlamak için merkezkaç kuvveti kademeli olarak artırılmalıdır.</li>
	<li>Kalıbın yaklaşık 30 saniye oturmasına izin verin, ardından silikon kauçuktaki küçük hava kabarcıklarının çıkmasını sağlamak için yaklaşık 1 dakika vakumlu kurutucuya koyun. Kalıbı kurutucudan çıkarın ve bir bütün olarak 12 saat boyunca 30 °C'ye ayarlanmış termostatik bir odaya yerleştirin ve silikon kauçuğun sertleşmesine izin verin.</li>
	<li>Karışık silikon kauçuğu Şekil 1E'de gösterilen kalıba enjekte ederek ikinci adımda belirtilen adımları tekrarlayın. Ardından, Şekil 1F'de gösterilen kalıptan çıkarılmış kauçuk gövdeyi silikon kauçukla doldurulmuş kalıba yerleştirin. Silikon kauçuğun kürlenmesini sağlamak için tüm düzeneği 12 saat boyunca 30 °C'ye ayarlanmış termostatik bir odaya koyun.</li>
	<li>Sertleşmiş silikon kauçuk gövdeyi kalıptan çıkarın ve fazla silikon kauçuğu kesin. Esnek tutucunun imalatı artık tamamlanmıştır. NOT: Boşluk, birbirinden bağımsız iki set pnömatik ızgaradan oluşur. Cam elyaflar ve oluklu yapı arasındaki elastik modüldeki önemli fark nedeniyle, pnömatik tutucu şişirildiğinde içe doğru bükülür ve zarf kavrama hareketlerine izin verir. Parmak ucu, fil hortumunu andıran bir çıkıntı ile tasarlanmıştır ve parmak ucunu kavrama eylemlerine olanak tanır.</li>
</ol>2. Giyilebilir esnek süper nümerik robotik uzuv montajı
NOT: Giyilebilir süper nümerik robotik uzuv, bir mini hava pompası, hava valfleri, tek çipli bir mikro bilgisayar, pnömatik tutucu, güç kaynağı, esnek bükme sensörleri, giyilebilir bir eldiven ve pnömatik ve elektrik bağlantıları için aksesuarlar içerir (bkz.
<ol><li>Giyilebilir eldiveni bir terzi yardımıyla titizlikle el işçiliği ile yapılır. Kullanıcı geri bildirimlerine ve terzinin deneyimine dayalı olarak birden fazla yineleme ve iyileştirmeden geçtiğinden emin olun.</li>
	<li>Pnömatik tutucuyu 3D baskılı parçalarla sabitleyin ve yapışkan bant kullanarak eldiven üzerinde uygun konuma takın.</li>
	<li>Şekil 3'te gösterildiği gibi üç esnek bükme sensörünü (Malzeme Tablosuna bakın) eldivenin içine yerleştirin. Bunları sırasıyla işaret, orta ve yüzük parmaklarına yerleştirin ve parmakların arka tarafıyla hizalayın. Sensörlerden gelen sinyalleri kaydetmek için bir veri toplama kartı kullanın.</li>
	<li>Sensör sinyallerini yükseltin ve bunları bir Arduino'ya yönlendirin (Malzeme Tablosuna bakın). Bu sinyalleri Arduino23 içinde kayan bir pencere ve en küçük kareler filtrelemesi kullanarak işleyin. Bu tahmini değerleri, amaç algılama için temel veriler olarak kullanın.</li>
	<li>Hava pompası, hava valfleri, kontrol panosu ve güç kaynağı gibi bileşenleri taşınabilirlik için bir sırt çantasına yerleştirin. Aşınma etkisinin görsel bir temsili için Şekil 4'e bakın.</li>
</ol>3. Kavrama niyetini tespit etmek
NOT: Kullanıcının parmakları hareket oluşturduğunda, sensör geri bildirim sinyali buna göre değişir. Bileşen daha fazla büküldükçe devredeki direnci artırarak çalışır. Şekil 5 , bir gönüllünün parmak hareketi sırasında esnek bükme sensörünün kaydedilen sinyal değerlerini göstermektedir. Üç eğri, üç parmağa yerleştirilen sensörlerden elde edilen sinyallere karşılık gelir. Heimparezili hastalar genellikle sınırlı parmak hareketliliğine sahiptir, ancak sensör önemli değişiklikleri tespit edebilir.
<ol><li>Parmak hareketleri sırasında sensör değişikliklerinin aralığı ve modeli hakkında veri toplayın. Pompa aktivasyonunu kontrol etmek için algılanan sensör genliğine göre uygun eşik değerlerini seçin. Katılımcılara parmaklarını kendi yetenekleri dahilinde serbestçe hareket ettirmelerini söyleyin. Eşik değerlerini, sensör geri bildiriminin tepe ve vadi değerlerinin ortalamaları olarak belirleyin. NOT: Sensör sinyali ayarlanan eşik değerini aştığında pompa çalışmaya başlar. Parmaklar daha fazla büküldükçe hava basıncı artar. Tersine, parmakların bükülme açısı azaldığında ve sensör eşiğin altında bir sinyal algıladığında, hava valfi basıncı sıfıra bırakır ve pnömatik tutucu serbest kalır.</li>
	<li>Kullanıcıdan pnömatik tutucunun durumunu gözlemlemesini ve havayı şişirmeyi durdurmak ve daha fazla parmak bükmeyi durdurmak için uygun zamanı belirlemesini isteyin.</li>
	<li>Makul bir eşik oluşturmak ve bu cihazı kullanmaya aşina olmak için yukarıdaki testleri tekrarlayın.</li>
</ol>4. Cihazı sağlıklı gönüllülerle test etmek
<ol><li>Prototipin aşınma ve kavrama etkilerini doğrulamak için çalışma için normal üst ekstremite motor yeteneklerine sahip üç sağlıklı gönüllüyü görevlendirin.</li>
	<li>Pnömatik tutucu için maksimum hava basıncını 100 kPa'ya ayarlayın. Katılımcılara parmaklarını esnetmelerini ve uzatmalarını söyleyin. Katılımcıların prototipi giymelerini ve daha önce bahsedilen yöntemi kullanarak çeşitli şekillerdeki nesneler üzerinde kavrama ve bırakma deneyleri yapmalarını sağlayın.</li>
	<li>Kullanıcılardan deneyimleriyle ilgili geri bildirim isteyin ve onların önerilerine göre kullanım şemasını ayarlayın. NOT: Şekil 6'da gösterildiği gibi, katılımcılar prototipi kullanarak farklı boyutlardaki silindirik nesneleri başarıyla sardılar ve kavradılar. Ek olarak, dikdörtgen blok şeklindeki nesneler üzerinde parmak ucu kavrama görevlerini de tamamladılar.</li>
</ol>5. Hastalar için rehabilitasyon ve kavrama yardımı
<ol><li>Tıp uzmanları tarafından Brunnstrom iyileşme aşamalarına21 göre hastaların motor fonksiyon iyileşmesini değerlendirin. Sadece 3-5. aşamalardaki hastaların rehabilitasyon eğitimi veya günlük yardım için deneylere katılmasına izin verin.</li>
	<li>Prototipin güvenilirliğini ve etkinliğini doğrulamak için altı kronik hemiparetik hastayı görevlendirin. Hastalara eldiveni bağımsız olarak giymelerini (sırt çantası hariç) ve parmaklarını eşik değerlerini kalibre etme yetenekleri dahilinde hareket ettirmelerini söyleyin.</li>
	<li>Rehabilitasyon aşamasında, hastaları parmak kaslarını çalıştırmak için çeşitli kavrama görevlerine katılmaya teşvik edin. Hastaların bir masanın kenarına oturmasını sağlayın ve bir su şişesi, bir muz, bir küp ve bir diş fırçası kavramak da dahil olmak üzere bir dizi kavrama etkinliği gerçekleştirmek için prototipi kullanın.</li>
	<li>Hastalardan deneyden sonra kişisel deneyimlerine dayanarak ilgili anket anketlerini (Ek Dosya 1) doldurmalarını isteyin. Aşağıdaki altı öznel duyguyu değerlendirin: sistemin işlevine güven; kullanım kolaylığı; giymenin rahatlığı ve rahatlığı; rehabilitasyon için etkinlik ve kullanışlılık; günlük yaşamda etkinlik ve kullanışlılık; hala iyileştirilmesi gereken alanlar.</li>
	<li>Yanıtlarını 1'den 5'e kadar derecelendirin, burada 1 kesinlikle katılmıyorum, 5 ise kesinlikle katılıyorum. Verileri kaydedin ve ankete dayalı olarak prototiple ilgili sorunları ve potansiyel iyileştirme alanlarını analiz edin. NOT: Bu sadece rehabilitasyon eğitimine ilgi katmakla kalmaz, aynı zamanda hastanın iyileşme sürecine katılma isteğini de artırır. Hastaların stabil bir duruma ulaştığı ancak yine de parmaklarıyla kavrama görevlerini yerine getirmekte zorlandığı durumlarda, robotik uzvun kullanımı, günlük yaşam için gerekli olan belirli günlük kavrama eylemlerinin gerçekleştirilmesine yardımcı olabilir.</li>
</ol>

Gelişmiş Kavrama ve Parmak Kurtarma ile İnme Rehabilitasyonunda Devrim Yaratıyor

<ol>
	<li>Feigin, V. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global,+regional,+and+national+burden+of+stroke+and+its+risk+factors,+1990-2019:+A+systematic+analysis+for+the+global+burden+of+disease+study+2019.">Global, regional, and national burden of stroke and its risk factors, 1990-2019: A systematic analysis for the global burden of disease study 2019.</a> The Lancet Neurology. 20 (10), 795-820 (2021).</li><li>Nakayma, H., J&#248;rgensen, H. S., Raaschou, H. O., Olsen, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compensation+in+recovery+of+upper+extremity+function+after+stroke:+The+copenhagen+stroke+study.">Compensation in recovery of upper extremity function after stroke: The copenhagen stroke study.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 75 (8), 852-857 (1994).</li><li>Faria-Fortini, I., Michaelsen, S. M., Cassiano, J. G., Teixeira-Salmela, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upper+extremity+function+in+stroke+subjects:+Relationships+between+the+international+classification+of+functioning,+disability,+and+health+domains.">Upper extremity function in stroke subjects: Relationships between the international classification of functioning, disability, and health domains.</a> Journal of Hand Therapy. 24 (3), 257-265 (2011).</li><li>Al-Fahaam, H., Davis, S., Nefti-Meziani, S., Theodoridis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+soft+bending+actuator-based+power+augmentation+hand+exoskeleton+controlled+by+human+intention.">Novel soft bending actuator-based power augmentation hand exoskeleton controlled by human intention.</a> Intelligent Service Robotics. 11, 247-268 (2018).</li><li>Thalman, C. M., Hsu, J., Snyder, L., Polygerinos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEEE+International+Conference+on+Robotics+and+Automation+(ICRA).">IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA).</a> , 8436-8442 (2019).</li><li>Miron, G., Plante, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+principles+for+improved+fatigue+life+of+high-strain+pneumatic+artificial+muscles.">Design principles for improved fatigue life of high-strain pneumatic artificial muscles.</a> Soft Robotics. 3 (4), 177-185 (2016).</li><li>Yun, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEEE+International+Conference+on+Robotics+and+Automation+(ICRA).">IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA).</a> , 2904-2910 (2017).</li><li>Tran, P., Jeong, S., Herrin, K. R., Desai, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hand+exoskeleton+systems,+clinical+rehabilitation+practices,+and+future+prospects.">Hand exoskeleton systems, clinical rehabilitation practices, and future prospects.</a> IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. 3 (3), 606-622 (2021).</li><li>Ort, T., Wu, F., Hensel, N. C., Asada, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Systems+and+Control+Conference.">Dynamic Systems and Control Conference.</a> , (2023).</li><li>Hussain, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+soft+supernumerary+robotic+finger+and+mobile+arm+support+for+grasping+compensation+and+hemiparetic+upper+limb+rehabilitation.">A soft supernumerary robotic finger and mobile arm support for grasping compensation and hemiparetic upper limb rehabilitation.</a> Robotics and Autonomous Systems. 93, 1-12 (2017).</li><li>Yang, B., Huang, J., Chen, X., Xiong, C., Hasegawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supernumerary+robotic+limbs:+A+review+and+future+outlook.">Supernumerary robotic limbs: A review and future outlook.</a> IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. 3 (3), 623-639 (2021).</li><li>Tong, Y., Liu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+research+and+development+of+supernumerary+robotic+limbs.">Review of research and development of supernumerary robotic limbs.</a> IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 8 (5), 929-952 (2021).</li><li>Yap, H. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+magnetic+resonance+compatible+soft+wearable+robotic+glove+for+hand+rehabilitation+and+brain+imaging.">A magnetic resonance compatible soft wearable robotic glove for hand rehabilitation and brain imaging.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 25 (6), 782-793 (2016).</li><li>Yun, S. S., Kang, B. B., Cho, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exo-glove+pm:+An+easily+customizable+modularized+pneumatic+assistive+glove.">Exo-glove pm: An easily customizable modularized pneumatic assistive glove.</a> IEEE Robotics and Automation Letters. 2 (3), 1725-1732 (2017).</li><li>Polygerinos, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEEE+International+Workshop+on+Intelligent+Robots+and+Systems+(IROS).">IEEE International Workshop on Intelligent Robots and Systems (IROS).</a> , 1512-1517 (2013).</li><li>Stilli, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEEE+International+Conference+on+Soft+Robotics+(RoboSoft).">IEEE International Conference on Soft Robotics (RoboSoft).</a> , 579-584 (2018).</li><li>Zhang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+sense+of+spatio-temporal+preserving+representations+for+eeg-based+human+intention+recognition.">Making sense of spatio-temporal preserving representations for eeg-based human intention recognition.</a> IEEE Transactions on Cybernetics. 50 (7), 3033-3044 (2019).</li><li>Sirintuna, D., Ozdamar, I., Aydin, Y., Basdogan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEEE+International+Workshop+on+Robot+and+Human+Communication+(ROMAN).">IEEE International Workshop on Robot and Human Communication (ROMAN).</a> , 1280-1287 (2020).</li><li>Mahmud, S., Lin, X., Kim, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2020+10th+Annual+Computing+and+Communincation+Workshop+and+Conferenece+(CCWC).">2020 10th Annual Computing and Communincation Workshop and Conferenece (CCWC).</a> , 0768-0773 (2020).</li><li>Asghar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+electromyography+based+intention+for+upper+limb+control+using+pattern+recognition+for+human-machine+interaction.">Review on electromyography based intention for upper limb control using pattern recognition for human-machine interaction.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 236 (5), 628-645 (2022).</li><li>Naghdi, S., Ansari, N. N., Mansouri, K., Hasson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+neurophysiological+and+clinical+study+of+brunnstrom+recovery+stages+in+the+upper+limb+following+stroke.">A neurophysiological and clinical study of brunnstrom recovery stages in the upper limb following stroke.</a> Brain Injury. 24 (11), 1372-1378 (2010).</li><li>Ru, H., Huang, J., Chen, W., Xiong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+and+identification+of+rate-dependent+and+asymmetric+hysteresis+of+soft+bending+pneumatic+actuator+based+on+evolutionary+firefly+algorithm.">Modeling and identification of rate-dependent and asymmetric hysteresis of soft bending pneumatic actuator based on evolutionary firefly algorithm.</a> Mechanism and Machine Theory. 181, 105169 (2023).</li><li>Qin, L., Wu, W., Tian, Y., Xu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lidar+filtering+of+urban+areas+with+region+growing+based+on+moving-window+weighted+iterative+least-squares+fitting.">Lidar filtering of urban areas with region growing based on moving-window weighted iterative least-squares fitting.</a> IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 14 (6), 841-845 (2017).</li><li>Liu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+two-finger+soft-robotic+gripper+with+enveloping+and+pinching+grasping+modes.">A two-finger soft-robotic gripper with enveloping and pinching grasping modes.</a> IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 26 (1), 146-155 (2020).</li><li>Tawk, C., Sariyildiz, E., Alici, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+control+of+a+3D+printed+soft+gripper+with+built-in+pneumatic+touch+sensing+chambers.">Force control of a 3D printed soft gripper with built-in pneumatic touch sensing chambers.</a> Soft Robotics. 9 (5), 970-980 (2022).</li><li>Zuo, W., Song, G., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grasping+force+control+of+robotic+gripper+with+high+stiffness.">Grasping force control of robotic gripper with high stiffness.</a> IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 27 (2), 1105-1116 (2021).</li><li>Watanabe, T., Morino, K., Asama, Y., Nishitani, S., Toshima, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variable-grasping-mode+gripper+with+different+finger+structures+for+grasping+small-sized+items.">Variable-grasping-mode gripper with different finger structures for grasping small-sized items.</a> IEEE Robotics and Automation Letters. 6 (3), 5673-5680 (2021).</li></ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.

Bu çalışma, kronik inme hastalarına parmak rehabilitasyonu ve kavrama görevlerinde yardımcı olmak için tasarlanmış yenilikçi, esnek, giyilebilir bir süper nümerik robotik uzuv sunmaktadır. Bu robotik sistem taşınabilirliğe öncelik verir ve hem zarf kavrama hem de parmak ucuyla kavrama işlevleri sunar. Kullanıcı dostu insan-makine etkileşimi kontrolü için esnek bir bükülme sensörü içerir. Statik kavrama deneyleri, tasarlanan mekanizmanın kavrama yeteneklerini iki farklı kavrama modunda doğr...

Önceki araştırmalaragöre 1, 2019 itibariyle dünya çapında 100 milyondan fazla inme vakası vardı. Bu vakaların yaklaşık üçte ikisi hemiplejik sekel ile sonuçlandı ve şiddetli hemiplejik inme hastalarının %80'inden fazlası el ve kol fonksiyonlarını tam olarak iyileştiremedi2. Ayrıca, yaşlanan nüfusun önümüzdeki yıllarda artmaya devam etmesi ve potansiyel inme kurbanlarının sayısında önemli bir artışa yol açması bekleniyor. İnme sonrası kalıcı üst ekstremite bozuklukları günlük yaşam aktivitelerini (ADL'ler) önemli ölçüde etkileyebilir ve el rehabilitasyonu, kronik inme hastalarının aktivitesini ve katılımını artırmak için klinik olarak kritik bir hedef olarak kabul edilmiştir3.
Geleneksel motor tahrikli robotik üst ekstremite cihazları önemli bir itici güç sağlayabilir, ancak sert yapıları genellikle büyük boyutlara ve yüksek ağırlıklara dönüşür. Ayrıca, arızalanmaları durumunda insan vücuduna geri dönüşü olmayan zararlar verme riski taşırlar. Buna karşılık, yumuşak pnömatik aktüatörler rehabilitasyon4, yardım5 ve cerrahi uygulamalarda6 önemli bir potansiyel göstermiştir. Avantajları arasında güvenlik, hafif yapı ve doğal uyumluluk yer alır.
Son yıllarda, yumuşak pnömatik aktüatörler etrafında çok sayıda esnek giyilebilir robot ortaya çıktı, tasarlandı ve geliştirildi. Bu robotlar, inme hastalarının üst ekstremitelerinin rehabilitasyonu ve rehabilitasyon sonrası yardımı için tasarlanmıştır. Öncelikle el dış iskeletlerini 7,8 ve süper nümerik uzuvları 9,10 kapsarlar. Her ikisi de giyilebilir robotik ve rehabilitasyon alanlarında kullanılsa da, birincisi insan vücudu ile doğrudan etkileşime girerek potansiyel olarak kasları veya eklemleri kısıtlarken, ikincisi doğrudan kısıtlama olmaksızın insan çalışma alanını veya hareketini tamamlar11,12. Ergoterapistlere günlük yaşam aktiviteleri (ADL'ler) eğitiminde yardımcı olmak için servo motorlara dayalı giyilebilir süper nümerik robotik parmaklargeliştirilmiştir 9. Benzer bir yaklaşım diğer araştırmalardada bulunabilir 10. Bu iki robotik parmak kategorisi, hemiparetik hastaların rehabilitasyon yardımında bu tür robotların uygulanması için yeni olanaklar getirmiştir. Bununla birlikte, bu robotik tasarımlarda kullanılan sert yapının, kullanıcı konforu ve güvenliği ile ilgili potansiyel hususları beraberinde getirebileceğini belirtmekte fayda var. Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI) sırasında el rehabilitasyonu ve göreve özel eğitim için kullanılabilecek yumuşak giyilebilir bir robotik eldivenin tasarımı, üretimi ve değerlendirilmesi13 sunuldu. Eldiven, parmak eklem hareketi oluşturmak için silikon elastomerlerden yapılmış yumuşak pnömatik aktüatörler kullanır ve cihaz, fMRI görüntülerinde artefaktlara neden olmadan MR uyumludur. Yun ve ark. montaj tabanlı bir yaklaşım kullanan özelleştirilebilir yumuşak pnömatik yardımcı eldiven olan Exo-Glove PM'yi tanıttı14. Bu yenilikçi tasarım, küçük modüllere ve aralarında ayarlanabilir mesafelere sahiptir ve kullanıcıların ara parçalar kullanarak eldiveni falanks uzunluklarına göre özelleştirmelerine olanak tanır. Bu yaklaşım, özel üretime gerek kalmadan konfor ve performansı en üst düzeye çıkarır. Araştırmacılar, pnömatik ağlar olarak işlev gören entegre kanallara sahip elastomerik malzemelerden oluşan yumuşak aktüatörler sundular15. Bu aktüatörler, insan parmak hareketlerine güvenli bir şekilde uyan bükme hareketleri üretir. Ek olarak, araştırmacılar hafif ve uyarlanabilir bir şişirilebilir yumuşak dış iskelet cihazı olan AirExGlove'u tanıttı16. Bu sistem uygun maliyetlidir, farklı el boyutları için özelleştirilebilir ve farklı seviyelerde kas spastisitesi olan hastaları başarıyla barındırmıştır. Rijit bağlantılı robotik sistemlere kıyasla daha ergonomik ve esnek bir çözüm sunar. Bu çalışmalar esnek giyilebilir el rehabilitasyonu ve yardımcı robotların geliştirilmesine önemli katkılar sağlamış olsa da, hiçbirinin tam taşınabilirlik ve insan-robot etkileşimi kontrolüne ulaşmadığını belirtmekte fayda var.
Çok sayıda çalışma, elektroensefalogram (EEG)17 veya elektromiyogram (EMG) sinyalleri18 gibi biyolojik sinyaller ile insan niyeti arasındaki ilişkiyi araştırmıştır. Bununla birlikte, her iki yaklaşımın da mevcut cihazların ve teknolojik koşulların kısıtlamaları dahilinde belirli sınırlamaları vardır. İnvaziv elektrotlar insan vücudunda cerrahi prosedürler gerektirirken, non-invaziv elektrotlar yüksek gürültü seviyeleri ve sinyal alımında güvenilmezlik gibi sorunlardan muzdariptir. Bu sınırlılıkların ayrıntılı tartışmaları literatürde bulunabilir19,20. Bu nedenle, esnek giyilebilir süper nümerik robotik uzuvların taşınabilirliği ve kullanıcı dostu insan-makine etkileşimi yeteneklerine yönelik araştırma arayışı oldukça alakalı olmaya devam etmektedir.
Bu çalışmada, kronik inme hastalarına parmak rehabilitasyonu ve kavrama yardımında yardımcı olmak için benzersiz bir esnek, giyilebilir süpernümerer robotik uzuv tasarlandı ve üretildi. Bu robotik uzuv, hafifliği, güvenliği, uyumluluğu, su geçirmezliği ve etkileyici çıktı-ağırlık/basınç oranı ile karakterize edilir. Taşınabilirliği korurken ve kullanıcı dostu bir insan-robot etkileşimi sağlarken, zarf ve parmak ucu kavrama olmak üzere iki kavrama modu elde edilmiştir. Protokol, pnömatik tutucunun ve giyilebilir şemanın tasarım ve üretim sürecini detaylandırır. Ek olarak, eşik segmentasyonu yoluyla uygun ve kullanıcı dostu kontrole izin veren esnek bükme sensörlerine dayalı bir insan-robot etkileşim yöntemi önerilmiştir. Tüm bu yönler pratik deneylerle doğrulanmıştır.
Bu çalışmanın ana katkıları şu şekilde özetlenmiştir: (1) Kronik inme hastaları için hafif, kullanıcı dostu ve giyilebilir esnek bir süper nümerik robotik uzuv tasarlanmış ve üretilmiştir. (2) Esnek bükme sensörlerine dayalı güvenilir bir insan-robot etkileşimi yöntemi gerçekleştirilmiştir. (3) Önerilen mekanizma ve yöntemin etkinliğini ve güvenilirliğini doğrulamak için, çıktı kuvveti testini içeren ve altı kronik inme hastasını içeren gerçek dünya deneyleri yapılmıştır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Air Compressor</td>
			<td>Xinweicheng</td>
			<td>F35L-JJ-24V</td>
			<td>Provide air supply for the pneumatic gripper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino&#160;</td>
			<td>Emakefun</td>
			<td>Mega 2560</td>
			<td>Single-chip microcomputer/data acquisition card</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Backpack</td>
			<td>Mujin</td>
			<td></td>
			<td>Integrating external devices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flex Sensor</td>
			<td>Spectra Symbol</td>
			<td>Flex Sensor 2.2</td>
			<td>Flexible bending sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Yisenneng</td>
			<td>YSN-37019200</td>
			<td>Provide power</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PU quick-plug connector</td>
			<td>Elecall</td>
			<td>PU-6</td>
			<td>Connector for PU tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PU tube</td>
			<td>Baishehui</td>
			<td>ZDmJKJJy</td>
			<td>Air line connection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone elastomer</td>
			<td>Wacker</td>
			<td>ELASTOSIL M4601 A/B</td>
			<td>Material of the pneumatic gripper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermostatic chamber</td>
			<td>Ruyi</td>
			<td>101-00A</td>
			<td>Constant temperature to accelerate the curing of silicone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum dryer</td>
			<td>Fujiwara</td>
			<td>PC-3</td>
			<td>Further defoaming</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum mixing and degassing machine</td>
			<td>Smida</td>
			<td>TMV-200T</td>
			<td>Mix silicone thoroughly and get it defoamed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve</td>
			<td>SMC</td>
			<td>NTV1030-312CL</td>
			<td>Control the air pressure</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a flexible wearable supernumerary robotic limb for chronic stroke patients

Bu çalışmada, kronik inme hastalarına parmak rehabilitasyonu ve kavrama hareketlerinde yardımcı olan esnek, giyilebilir bir süpernümerer robotik uzuv sunulmuştur. Bu yenilikçi uzvun tasarımı, bükülen pnömatik kaslardan ve bir filin hortum ucunun benzersiz özelliklerinden ilham alıyor. Hafif yapı, güvenlik, uyumluluk, su geçirmezlik ve yüksek çıktı-ağırlık/basınç oranı elde etme gibi önemli faktörlere güçlü bir vurgu yapar. Önerilen yapı, robotik uzvun hem zarf hem de parmak ucu kavrama işlemini gerçekleştirmesini sağlar. İnsan-robot etkileşimi, kullanıcının parmak hareketlerini algılayan ve bunları bir eşik segmentasyon yöntemiyle hareket kontrolüne bağlayan esnek bir bükülme sensörü aracılığıyla kolaylaştırılır. Ek olarak, sistem çok yönlü günlük kullanım için taşınabilir. Bu yeniliğin etkinliğini doğrulamak için, altı kronik inme hastası ve üç sağlıklı gönüllüyü içeren gerçek dünya deneyleri yapıldı. Anketler aracılığıyla alınan geri bildirimler, tasarlanan mekanizmanın kronik inme hastalarına günlük kavrama aktivitelerinde yardımcı olmada, potansiyel olarak yaşam kalitelerini ve rehabilitasyon sonuçlarını iyileştirmede büyük umut vaat ettiğini göstermektedir.

According to previous research1, as of 2019, there were more than 100 million cases of stroke worldwide. Approximately two-thirds of these cases resulted in hemiplegic sequelae, and over 80% of severe hemiplegic stroke patients could not fully recover hand and arm function2. Furthermore, the aging population is expected to continue growing in the coming decades, leading to a significant increase in the number of potential stroke victims. The persistent upper extremity impairments following a stroke can significantly affect activities of daily living (ADLs), and hand rehabilitation has been clinically recognized as a critical objective for enhancing the activity and participation of chronic stroke patients3.
Traditional motor-driven robotic upper limb devices can provide substantial driving force, but their rigid structures often translate into large sizes and high weights. Moreover, they pose the risk of causing irreversible harm to the human body if they were to malfunction. In contrast, soft pneumatic actuators have demonstrated considerable potential in rehabilitation4, assistance5, and surgical applications6. Their advantages include safety, lightweight construction, and inherent compliance.
In recent years, numerous flexible wearable robots have emerged, designed and developed around soft pneumatic actuators. These robots have been intended for the rehabilitation and post-rehabilitation assistance of stroke patients&#39; upper limbs. They primarily encompass hand exoskeletons7,8, and supernumerary limbs9,10. Although both are used in the fields of wearable robotics and rehabilitation, the former directly interacts with the human body, potentially constraining muscles or joints, while the latter supplements the human workspace or movement without direct constraint11,12. Wearable supernumerary robotic fingers based on servo motors were developed to assist occupational therapists in activities of daily living (ADLs) training9. A similar approach can be found in other research10. These two categories of robotic fingers have introduced novel possibilities for the application of such robots in the rehabilitation assistance of hemiparetic patients. Nonetheless, it is worth noting that the rigid structure employed in these robotic designs may introduce potential considerations regarding user comfort and safety. The design, fabrication, and evaluation of a soft wearable robotic glove were presented13, which can be used for hand rehabilitation and task-specific training during functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). The glove utilizes soft pneumatic actuators made of silicone elastomers to generate finger joint motion, and the device is MR-compatible without causing artifacts in fMRI images. Yun et al. introduced the Exo-Glove PM, a customizable soft pneumatic assistive glove that utilizes an assembly-based approach14. This innovative design features small modules and adjustable distances between them, allowing users to customize the glove based on their phalange length using spacers. This approach maximizes comfort and performance without the need for custom manufacturing. Researchers presented soft actuators composed of elastomeric materials with integrated channels functioning as pneumatic networks15. These actuators generate bending motions that safely conform to human finger movements. Additionally, researchers introduced the AirExGlove, a lightweight and adaptable inflatable soft exoskeleton device16. This system is cost-effective, customizable for different hand sizes, and has successfully accommodated patients with varying levels of muscle spasticity. It offers a more ergonomic and flexible solution compared to rigid-linked robotic systems. While these studies have made significant contributions to the development of flexible wearable hand rehabilitation and assistive robots, it&#39;s worth noting that none of them have achieved complete portability and human-robot interaction control.
Numerous studies have explored the correlation between biological signals, such as electroencephalogram (EEG)17 or electromyogram (EMG) signals18, and human intention. However, both approaches have certain limitations within the constraints of existing devices and technological conditions. Invasive electrodes require surgical procedures on the human body, while non-invasive electrodes suffer from issues such as high noise levels and unreliability in signal acquisition. Detailed discussions of these limitations can be found in the literature19,20. Therefore, the pursuit of research into the portability and user-friendly human-machine interaction capabilities of flexible wearable supernumerary robotic limbs remains highly relevant.
In this study, a unique flexible wearable supernumerary robotic limb was designed and fabricated to assist chronic stroke patients in finger rehabilitation and gripping assistance. This robotic limb is characterized by its lightweight, safety, compliance, waterproofing, and impressive output-to-weight/pressure ratio. Two gripping modes, envelope and fingertip grasping, have been achieved while maintaining portability and ensuring a user-friendly human-robot interaction. The protocol details the design and fabrication process of the pneumatic gripper and the wearable scheme. Additionally, a human-robot interaction method based on flexible bending sensors has been proposed, allowing for convenient and user-friendly control through threshold segmentation. All these aspects have been validated through practical experiments.
The main contributions of this study are summarized as follows: (1) A lightweight, friendly, and wearable flexible supernumerary robotic limb for chronic stroke patients has been designed and fabricated. (2) A reliable method of human-robot interaction has been realized based on flexible bending sensors. (3) Real-world experiments have been conducted to verify the effectiveness and reliability of the proposed mechanism and method, which include output force testing and involve six chronic stroke patients.

Yazar Spotlight: Esnek Robotik Uzuvları Olan Hemiplejik Hastalar için Kavrama Yeteneklerini Geliştirme 

Kronik İnme Hastaları için Esnek Giyilebilir Supernumerary Robotik Uzuv

Our research focuses on developing supernumerary robotic limbs to help hemiplegic patients with grasping movements. By employing flexible sensors, we aim to interpret patient's intentions and enable robots to perform various grasping tasks, ultimately enhancing patient's quality of life. This study introduces a novel, flexible, wearable robotic limb for chronic stroke patients.It aids finger rehabilitation and gripping, featuring lightness, safety, compliance, waterproofing, and an impressive output to weight or pressure ratio. It offers envelope and fingertip grasping modes, maintains portability, and ensures user-friendly interaction. In our upcoming research, we will primarily concentrate on the domain of human-machine interaction control, specifically in the context of grasping intent among individuals afflicted by hemiplegia.Additionally, a concrete research goal involves refining mechanical design to enhance grasping performance.

Çıkış kuvveti deneyleri Şekil 7 , aktüatörümüzün yapısal tasarımını ve boyutlarını canlı bir şekilde tasvir ederek kesitsel bir gösterim sağlar. Bu aktüatör, her biri beş zarif kavisli hava odası içeren iki ayrı oda setinden oluşur. Dikkat çekici bir şekilde, aktüatörün ucunda, bir filin hortum ucunu andıran çıkıntılı bir yapıyı ustaca entegre ettik ve aktüatörün kavrama yarıçapını önemli ölçüde genişlettik.
<p class...

Watch this Scientific Journal Video about Enhancing Grasping Abilities for Hemiplegic Patients with Flexible Robotic Limbs at JoVE.com

Bu protokol, inme hastaları için parmak rehabilitasyonuna yardımcı olmak üzere uyarlanmış esnek, giyilebilir bir süper sayısal robotik uzuv sunar. Tasarım, kesintisiz insan-robot etkileşimini kolaylaştırmak için bir bükülme sensörü içerir. Hem sağlıklı gönüllüleri hem de inme hastalarını içeren deneyler yoluyla doğrulama, önerilen çalışmanın etkinliğini ve güvenilirliğini vurgulamaktadır.

In this study, we present a flexible wearable supernumerary robotic limb that helps chronic stroke patients with finger rehabilitation and grasping ...

Araştırmamız, hemiplejik hastalara kavrama hareketlerinde yardımcı olmak için süpernümerer robotik uzuvlar geliştirmeye odaklanmaktadır. Esnek sensörler kullanarak, hastanın niyetlerini yorumlamayı ve robotların çeşitli kavrama görevlerini yerine getirmesini sağlamayı ve sonuçta hastanın yaşam kalitesini artırmayı amaçlıyoruz. Bu çalışma, kronik inme hastaları için yeni, esnek, giyilebilir bir robotik uzuv sunmaktadır.Hafiflik, güvenlik, uyumluluk, su geçirmezlik ve etkileyici bir ağırlık/ağırlık veya basınç oranına sahip parmak rehabilitasyonuna ve kavramaya yardımcı olur. Zarf ve parmak ucu kavrama modları sunar, taşınabilirliği korur ve kullanıcı dostu etkileşim sağlar. Yaklaşan araştırmamızda, öncelikle insan-makine etkileşimi kontrolü alanına, özellikle de hemiplejiden muzdarip bireyler arasındaki kavrama niyeti bağlamında odaklanacağız.Ek olarak, somut bir araştırma hedefi, kavrama performansını artırmak için mekanik tasarımın iyileştirilmesini içerir.

a-flexible-wearable-supernumerary-robotic-limb-for-chronic-stroke

Research

JoVE Journal

Engineering

A Flexible Wearable Supernumerary Robotic Limb for Chronic Stroke Patients

1.2K Görüntüleme.  Huazhong University of Science and Technology. Araştırmamız, hemiplejik hastalara kavrama hareketlerinde yardımcı olmak için süpernümerer robotik uzuvlar geliştirmeye odaklanmaktadır. Esnek sensörler kullanarak, hastanın niyetlerini yorumlamayı ve robotların çeşitli kavrama görevlerini yerine getirmesini sağlamayı ve sonuçta hastanın yaşam kalitesini artırmayı amaçlıyoruz. Bu çalışma, kronik inme hastaları için yeni, esnek, giyilebilir bir robotik uzuv sunmaktadır.Hafiflik, güvenlik, uyumluluk, su g...