The central nervous system (CNS) exploits anticipatory (APAs) and compensatory (CPAs) postural adjustments to maintain the balance.The postural adjustments comprising stability of the center of mass (CoM) and the pressure distribution of the body influence each other if there is a lack of performance in either of them.Any predictable or sudden perturbation may pave the way for the divergence of CoM from equilibrium and in homogeneous pressure distribution of the body.Such a situation is often observed in daily livings of Multiple Sclerosis (MS) patients owing to their poor APAs and CPAs, and induces their falls.The way of minimizing risk of falls in neurological patients is utilizing perturbation-based rehabilitation, as it is efficient in the recovery of the balance disorder.In the light of the findings, we present the design, implementation, and experimental evaluation of a novel 3 DoF parallel manipulator to treat the balance disorder of MS.The robotic platform allows angular motion of the ankle based on its anthropomorphic freedom.The end-effector endowed with upper and lower platforms is designed to evaluate both the pressure distribution of each foot and the CoM of the body, respectively.Data gathered from the platforms are utilized to both evaluate performance of the patients and used in high-level control of the robotic platform to regulate the difficulty level of tasks.In this study, kinematic and dynamic analyses of the robot are derived and validated in the simulation environment. Low-level control of the prototype is also successfully implemented through PID controller.The capacity of each platform is evaluated with a set of experiments considering assessment of pressure distribution and CoM of the foot-like-objects on the end-effector. Experimental results indicate that such a system well-address the need for balance skill training and assessment through the APAs and CPAs.


翻译:中央神经系统(CNS)利用了预测性(APAs)和补偿性(CPAs)的假设性调整来保持平衡。 由质量中心(COM)稳定性和身体压力分布的稳定性构成的院外调整,如果其中一方表现不力,则会相互影响。 任何可预测或突然的扰动都可能为COM与平衡和身体压力分布的差别铺平道路。 机器人平台允许多感应(MS)病人的日常生活中观察到这种情况,因为他们的不良APAs和CPA(CPAs),并诱发他们的下降。 最大限度地减少神经系统患者下降的风险的方法正在利用以扰动为基础的恢复。 根据调查结果,我们展示了3DOF平行操纵器的设计、实施和实验性评估,以治疗MS的平衡性。 机器人平台以其体型自由为基础对脚和脚部水平的骨部和脚部进行评估,其最终效果和脚部的功能分析也是从机部、脚部和脚部一级对使用过的机部平台的压力进行。

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