壓力性損傷(即壓瘡)在長期卧床患者人群中極為常見,是臨床中造成經濟損失最大的病症之一,而仰卧位側翻是長期卧床患者有效預防壓力性損傷病症的有效措施之一。

現有的輔助側翻器械為多功能護理床,其通過床面傾斜實作側翻功能,但仍在很大程度上依賴人工輔助,且并未考慮人體運動機理,通常會由于人的轉動中心和機構轉動中心不一緻,導緻運動過程中人的背部擠壓或拉拖等,存在人機運動協同性、功能柔性等方面的不足。
為了提高輔助機構的人機運動協同性,北京資訊科技大學機電工程學院蘇鵬副教授團隊進行了人體側翻過程中肩部和臀部的運動軌迹相關研究。
側翻運動專用實驗台如上圖所示,實驗台床面由透明亞克力闆搭成,在實驗台的上方和下方分别布置6個NOKOV度量光學動作捕捉捕捉鏡頭。
在仰卧位側翻初始姿态時,下方的光學動作捕捉鏡頭透過透明的亞克力闆識别到人體背部反光标記點,上方的光學動作捕捉鏡頭識别側翻姿态的反光标記點,利用識别到的所有反光标記點實際運動軌迹來表征肩部和臀部的骨骼運動,這也是是研究仰卧位側翻規律的關鍵。經過前期研究發現,肩部和臀部各粘貼5個反光标記點進行識别,即可精确描述運動模型。
實驗共進行了15組實驗對象的仰卧位側翻實驗,每組實驗做20次,對同一實驗對象的不同組資料先進行奇異值剔除處理,再進行求和平均處理,進而得到每組實驗對象的一般運動軌迹,選取其中一組軌迹作為仰卧位側翻實驗分析對象。
通過Matlab對運動模型進行仿真實驗,得到運動模型經拟合後的仿真圖形。實驗結果展示,連杆末端軌迹的差異不大,基本吻合。
該研究中,NOKOV度量動作捕捉系統提供了人體仰卧位側翻運動動作捕捉,将實驗和仿真結果進行對比,證明了運動學模型建立的正确性和軌迹圖形拟合的合理性,能夠協助進行人-機運動協同性輔助側翻康複輔具設計。
參考文獻:
[1]蘇鵬,盧達,倫慶龍,李劍,徐曉鐘,樊瑜波.基于運動軌迹圖形拟合的輔助人體側翻機構設計研究[J].圖學學報,2020,41(06):993-1000.
原文連結:
https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2021&filename=GCTX202006016&uniplatform=NZKPT&v=UNJTcmu-CFkFK187OH4BhIAYJ0syZWFlR9PQqGtzBwsH9GzhplPCAsN1bRHC68gq