Напечатанная на 3D принтере рука играет на пианино

Разработчики из Кембриджского университета напечатали на 3D-принтере роботизированную руку и научили ее играть на пианино.

Пока роборука может выполнять только один элемент — отрывистые звуки или стаккато. В дальнейшем ученые планируют научить руку исполнять более сложные мелодии.

Устройство человеческой руки невероятно сложное, поэтому ее воссоздание у робота ставит перед инженерами серьезную задачу. Большинство современных продвинутых роботов не способны решать задачи, которые по силам даже маленьким детям. Однако свою новую разработку ученые «научили» играть на клавишах. Несмотря на то, что отсутствие мышц и сухожилий не позволяет пальцам напечатанной роборуки двигаться независимо друг от друга, она умеет играть на клавишах в разных стилях и темпах.

Рука была сделана с помощью метода 3D-печати мягких и жестких материалов: принтер воспроизвел все кости и связки – но не мышцы или сухожилия – в руке человека. Робот выполняет лишь «пассивные движения»: его пальцы не могут двигаться независимо друг от друга, но он может шевелить запястьем. Тем не менее, это не мешает ему имитировать игру на пианино: он способен воспроизводить ноты отрывисто (стаккато) и плавно (легато), при этом не меняя конфигурации кисти. Робота «научили» играть на фортепиано, учитывая то, как механика, свойства материала, из которого напечатана рука, а также окружающая среда и работа запястья влияют на динамическую модель руки. Приводя в действие запястье, можно выбирать, как рука взаимодействует с фортепиано, позволяя «интеллекту» робота определять, как его рука взаимодействует с окружающей средой.Исследователи считают, что их разработка поможет в решении более сложных задач, например, при разработке роботов, способных проводить хирургические операции или обрабатывать хрупкие предметы.

Созданная с помощью 3D-принтера бионическая рука управляется со смартфона (+ видео)

Одна из японских компаний, известная как стартап «Exiii», смогла создать миоэлектрическую (использующую биотоки мышц) руку, названную «Handiii», которая не только намного более функциональна, чем протезы для рук десятилетней давности, но при этом она еще и вполне доступна по стоимости.

Работа над проектом ведется уже в течение нескольких лет. К изумлению посетителей, последняя версия Handiii была показана в середине марта в американском Аустине, штат Техас на музыкальном фестивале SXSW. Что-то похожее на такую руку вы могли видеть и в фильме 2004 года «Я робот» с участием Уилла Смита, она также немного напоминает паука, когда согнутые пальцы сжимаются.

Кроме того, японцам удалось создать такую конструкцию руки, что нужен всего лишь один двигатель для управления каждым пальцем. Несмотря на то, что каждый палец состоит из трех суставов, один, расположенный в базовом суставе, электродвигатель полностью управляет движениями всего пальца.

Конструктивные компоненты Handiii изготавливаются с помощью технологии 3D-печати и могут быть выполнены под индивидуальные требования, включая различные цветовые оттенки. Кроме того, пальцы легко заменяются, поэтому в разных ситуациях можно использовать наиболее подходящие варианты. Возможно, нужен будет палец с прорезиненной текстурой или один из них должен быть с электрическим модулем. Возможно, просто захочется изменить цвет пальцев. Все это может быть легко выполнено.

Самое замечательное в том, что Exiii собирается сделать открытым программное обеспечение для Handiii, так что другие разработчики смогут дорабатывать конструкцию, надеясь усовершенствовать возможности и функциональность.

В настоящее время компания принимает заказы и запросы через форму на своем сайте. Таким образом, удастся выявить потребности в этом устройстве. Сегодня практически каждый человек может позволить себе смартфон, поэтому доступность подобного протеза может сделать его привлекательным вариантом для людей во всем мире, потерявших по каким-либо причинам руку.

?

Хотите

события 3D-печати

Обои 3d графика руки (90 обоев) на рабочий стол

3D печать лангетки на руку или ногу

Согласно актуальной статистике более 9 миллионов человек в России обращается в больницу по поводу переломов конечностей. Как правило, подобные травмы успешно лечат посредством гипса. Это старинный способ, но есть и современная разработка – фиксаторы, которые печатаются на 3Д принтере. Такие фиксаторы позволяют  жить активной жизнью и пользоваться тем, что было запрещено тем, кто воспользовался гипсом. Если говорить точнее, то можно купаться в душе и плавать в бассейне, кататься на велосипеде. Кроме того такие фиксаторы обеспечивают превосходную вентиляцию и отличаются интересным дизайном. 3Д печать позволяет создавать не просто лангетки, но и ортезы для пальцев рук и любые другие фиксаторы, которые позволяют обеспечить оптимальные условия для заживления травмированной конечности.

Перелом, вывих – это всегда неприятно. Болевые ощущения проходят довольно быстро, и самым неприятным во всей этой ситуации становится длительное ношение гипса, что может занимать месяц, а то и более в зависимости от клинической картины. Под гипсом кожа зудит, сама шина имеет неприглядный вид и быстро надоедает, нарушая привычный жизненный ход.

Альтернатива – 3Д печатные лангетки. Это фиксаторы, которые печатаются согласно индивидуальной модели на основании полученных сканов.

Достоинства 3Д печатных фиксаторов

• не боятся влаги;
• обеспечивают прекрасную вентиляцию, позволяют коже дышать, не вызывая дискомфорта;
• оригинальный дизайн;
• идеальное соответствие индивидуальным особенностям;
• малый вес;
• подходит для терапии всех типов травм;
• нетоксичность, аллергическая безопасность и т.д.

Процесс изготовления 3Д печатной лангетки

Поврежденная конечность сканируется или изделие моделируется в соответствии с данными КТ-снимков. Готовая модель отправляется на печать. То есть производственный цикл вполне стандартный и простой:

Есть и одна особенность — пациент все же должен некоторое время проносить обычный гипс, так как он позволяет поставить все, даже самые мелкие косточки на место, причем с высокой точностью. Но этот срок очень короткий и составляет не более недели. За этот период кости начнут процесс регенерации, то есть будут срастаться. Далее можно зафиксировать конечность посредством эстетичной 3Д печатной шины.

На сканирование и 3Д печать лангетки для ноги или руки уходит в среднем около суток. В нашей компании вы можете заказать оригинальную и эстетичную 3Д печатную лангетку. Свяжитесь с нашими сотрудниками для уточнения деталей. Мы гарантируем вам качество и оперативность исполнения заказа.

Рука Два пальца — 3D модель в формате STL

Общая информация

Модель предназначена для получения физического макета на 3D-принтере.

Оплата и скачивание

Оплату товара можно совершить банковской картой или через счет для юридических лиц, оформив заказ на сайте. Изображения товара актуальные и полностью совпадает с 3D-моделью. После оплаты Вы получите e-mail с ссылкой на скачивание модели. Вы всегда можете скачать 3D-модель в личном кабинете на нашем сайте.

Обращаем внимание, что покупка модели с целью перепродажи запрещена. Studia3D является зарегистрированной торговой маркой, которая следить за своими авторскими правами!

Где можно применить 3D-модель?

Во первых эта модель разрабатывалась для 3D-принтера. Если купить эту 3D-модель, то можно будет распечатать скачанный файл на 3D-принтере. Распечатанная модель может пригодиться для использования в макетном деле или как сувенир. Во-вторых эту модель можно использовать для любого станка с ЧПУ, потому что принципы разработки 3D-моделей для 3D-принтера и других станков с ЧПУ существенно не различаются. Точно также эту модели можно использовать для фрезеровки. В третьих, эту модель можно использовать для реализации проектов по 3D-моделированию. Например, использовать эту модель можно в программе 3Ds MAX или аналогичном ПО. В заключение, хочется отметить, что используя наши модели вы не столкнетесь с проблемами полигональной сетки или аналогичными проблемами.

Проверка модели.

Все модели проходят качественную проверку на соответствие требованиям и внутреннему регламенту. Прежде всего, в моделях полностью сшита полигональная сетка. Кроме того, модель едина и не допускает несколько составных частей. Количество полигонов оптимально подобрано под особенности модели. Модель не содержит инвертированные нормали. Модель пригодна к масштабированию. Проверяйте габаритные размеры перед использованием модели. После этого для проверки моделей мы используем несколько профессиональных программ: Netfabb, Materialise и Meshmixer. В результате, детальная проверка позволяет нашим клиентам использовать 3D-модели для любых задач без дополнительных негативных вопросов. Нам нравится дарить только лучшее качество, потому что его используют для больших проектов!

Исследователи разработали технологию 3D-печати, которая может ускорить выращивание искусственных органов – видео

Она работает в 10-50 раз быстрее существующих

В ТЕМУ:

В новой системе используется комбинация стереолитографии с гидрогелем. Регулируя полимеризацию под действием света, машина может быстро подавать раствор гидрогеля и поддерживать «непрерывный» рост объекта. 

Так, на печать человеческой руки, стандартные 3D-машины тратят около 6 часов. Новая технология справилась с этой задачей всего за 19 минут.

3D рука

Фото: University at Buffalo / YouTube

Пока система может отображать объекты исключительно небольших размеров.

Технология хорошо подойдет для печати тканей со встроенными сетями кровеносных сосудов. Таким образом, возникают догадки, что в ближайшее время станет возможным производство органов, пригодных для обеспечения жизни человека.

Напомним, ранее «Дивогляд» сообщал, что в США продают дом, напечатанный на 3D-принтере.

Если вы устали от серьезных новостей и хочется немного расслабиться, подписывайтесь на наш канал в Telegram. Дивогляд 5.UA — здесь может быть страшно, но весело!

И ТАКОЕ БЫЛО:

10 лучших манипуляторов для 3D печати своими руками

Существует много разных конфигураций роботов-манипуляторов, но большинство из них работают на одних и тех же общих принципах движения. В отличие от механизмов, работающих в декартовой системе координат, таких как, например, 3D принтеры, манипуляторы в большинстве своем используют полярную систему координат для перемещений и имеют рабочую область в форме дуги. Роботы-манипуляторы уникальны тем, что они не ограничены размером занимаемой площади и занимают очень мало места по сравнению с другими машинами с аналогичными функциями.

В робототехнике есть такое определение как степени свободы (DOF). Этот термин используется для обозначения количества вращающихся шарниров или осей на конкретном рычаге, например, рычаг 4DOF может вращаться с помощью четырех отдельных суставов.

Роботы-манипуляторы используются по-разному, но большинство из них способны подбирать и перемещать, в то время как некоторые из них предназначены для работы в паре с ЧПУ станками, лазерной гравировки и даже 3D печати.

Поскольку существуют сотни отличных конструкций и проектов, которые нужно проанализировать при выборе хорошего манипулятора для покупки или 3D печати, мы сузили его до 10 лучших и самых популярных манипуляторов, проекты которых вы можете найти и воспроизвести, используя в том числе возможности своего 3D принтера.

UFactory uArm

UArm, вероятно, является одним из самых универсальных из всех роботов-манипуляторов в этом списке. На текущий момент эта конструкция уже имеет третью релизную версию — uArm Swift и более функциональную Swift Pro.

Этот робот-манипулятор имеет открытый исходный код и полностью совместим с наборами Arduino, Raspberry Pi и Seeed Studio Grove. Он уникален тем, что Swift Pro может выполнять лазерную гравировку и 3D печать — при условии, что он оснащен подходящими головками — и может «учиться» движениям без необходимости в компьютере.

Это манипулятор 4DOF с точностью до 0,2 миллиметра.

Вы можете найти более подробную информацию и узнать, где его купить, на странице продукта UFactory.

Thor

Эта манипулятор, разработанный производителем Hackaday AngelLM, который имеет полностью открытый исходный код и может использоваться для 3D печати. Это манипулятор 6DOF с максимальной полезной нагрузкой 750 грамм и уникальной конструкцией, обеспечивающей большую гибкость.

Вы можете найти все файлы для печати 3D печати этого робота на странице проекта Thor.

EEZYbotARM MK2

EEZYbotARM MK2 — это эталонный образец манипулятора 4DOF, полностью напечатанный на 3D принтере с отличными инструкциями по сборке. Этот робот-манипулятор выигрывал несколько конкурсов и, вероятно, является одним из самых простых в изготовлении манипуляторов. Также ведется разработка версии MK3.

Вы можете найти полные инструкции по сборке на веб-странице EEZYbotARM.

Roboteurs RBX1

Это еще один замечательный робот-манипулятор, полностью напечатанный на 3D принтере, который обладает удивительной гибкостью и эстетикой. Помимо приобретения компонентов самостоятельно, Roboteurs предлагает полный комплект деталей с проприетарным драйвером шагового двигателя для запуска RBX1. Все, что вам нужно  — это Raspberry Pi и 3D принтер. Этот манипулятор представляет собой конструкцию типа 6DOF и отличается прекрасным внешним видом.

Вы можете найти всю спецификацию и комплект деталей на странице продукта Roboteurs.

LittleArm

LittleArm — модель, разработанная Slant Concepts на Hackaday.io, является самым простым роботом-манипулятором в этом списке. Имея только 3DOF, этот манипулятор может стать отличным введением в программирование Arduino для студентов и открывает захватывающие двери новых технологий для новичков в мире 3D печати и робототехники.

Этот полностью напечатанный на 3D принтере манипулятор очень прост в сборке. Создатели даже разработали приложение с простым интерфейсом для компьютеров, которое можно использовать вместе с этим роботом.

Вы можете найти полную документацию на странице проекта LittleArm.

3D Printable Robot Arm

Созданный Андреасом Хеллдорфер на Hackaday.io. Это большой манипулятор, полностью напечатанный на 3D принтере, с множеством вариантов применений. Создатель разрабатывал его в течение 4 итераций, прежде чем сделать действительно достойный промышленный образец, который доступен для всех. Благодаря конструкции 6DOF и максимальной полезной нагрузке до 2 кг  этот манипулятор действительно может применятся во многих сферах.

Чтобы найти файлы для 3D печати этого манипулятора и полную спецификацию, посетите страницу проекта.

MeArm

MeArm — один из самых популярных манипуляторов и не зря. Он состоит из простых деталей, которые можно вырезать лазером или напечатать на 3D принтере и имеет простую, но надежную конструкцию 4DOF.

Эта конструкция настолько популярна, что его копируют два других из этого списка. Это манипулятор, оснащенный четырьмя сервоприводами и либо Arduino, либо Raspberry Pi. Он доступен в нескольких разных цветах в виде комплекта, или вы можете сделать все детали самостоятельно.

Чтобы найти готовые комплекты для сборки, загляните на страницу продукта MeArm.

Чтобы найти файлы для 3D печати, взгляните на MeArm на Thingiverse.

Zortrax Robotic Arm

Робот-манипулятор Zortrax с конструкцией 5DOF не является самым прочным для своего размера, с максимальной полезной нагрузкой всего 100 грамм, но он имеет очень впечатляющий дизайн. И это полностью напечатанный на 3D принтере манипулятор, что делает его достойным упоминания в текущем списке. Его уникальность состоит в том, что только три оси приводятся в действие, а остальные устанавливаются вручную.

Этот манипулятор в первую очередь нашел свое применения для подачи набора сменных головок инструментов.

Чтобы найти полный список файлов деталей, в том числе и для 3D печати, посетите страницу проекта.

BCN3D Moveo

BCN3D Moveo — это впечатляющий робот-манипулятор 4DOF, управляемый Arduino. Он полностью напечатан на 3D принтере, имеет открытый исходный код и был хорошо протестирован в качестве макета для образовательных целей и уже активно используется в образовательных учреждениях.

Обладая открытым исходным кодом, этот манипулятор не ограничивается предполагаемым использованием и, как таковой, может быть модифицирован для выполнения всех видов задач и может стать как преданным домашним подмастерьем так и использоваться в промышленных масштабах.

Для получения дополнительной информации посетите веб-страницу BCN3D Moveo.

OWI Robotic Arm Edge

Еще одна конструкция 4DOF, OWI Robotic Arm Edge — это простой манипулятор, предназначенный для образовательных целей. Он доступен только в виде комплекта.

При питании от двигателей постоянного тока без энкодеров точность ограничена, что делает этот манипулятор более подходящим для использования в качестве игрушки. Мы включили его в этот список, потому что это фантастический комплект для студентов, интересующихся робототехникой и технологиями, и он может стать отличной «настольной игрушкой» во время скучных обеденных перерывов. Его также можно значительно модифицировать, чтобы он служил базовой платформой для проектов Arduino и других DIY разработок.

Вы можете приобрести его на сайте OWI, ну или Amazon, Aliexpress тоже к вашим услугам.

Разработка трехмерного миоэлектрического ортеза для рук для пациентов с травмой спинного мозга | Журнал нейроинжиниринга и реабилитации

Механическое проектирование

Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (SolidWorks®, Dassault Systèmes, Франция) использовалось для моделирования трехмерной архитектуры ортеза. Каждая отдельная деталь была напечатана с помощью нити из полимолочной кислоты (PLA), которая проста в использовании и поддается биологическому разложению. Мы использовали 3D-принтер на основе моделирования наплавлением (FDM) (Moment2®, Moment Co. , Ltd., Сеул, Корея). FDM является одним из наиболее широко используемых производственных методов в 3D-печати и имеет преимущества, заключающиеся в возможности печатать продукты быстро и с низкими затратами [20].

Разработанный ортез состоит из 3-х частей: манжеты предплечья, части кисти и кольца на пальце (рис. 1). Манжета предплечья состоит из двух частей, а именно из спинной и ладонной шины. На дорсальной шине предплечья установлен линейный двигатель (L12-30F-4®, IR Robot Co., Ltd., Корея), который может генерировать силу 30 Ньютон при длине хода 41 мм, чтобы контролировать разгибание запястья.Шина ладонной части предплечья стабилизирует лучезапястный сустав и прикрепляется к спинной шине предплечья с помощью ремня-липучки, чтобы ее можно было подогнать к предплечью участника. Ручная часть охватывает руку и прикрепляется к линейному двигателю. Следовательно, когда двигатель активирован, запястье тянется к предплечью, что делает запястье вытянутым. Части кольца пальца расположены в каждой фаланге большого, указательного и среднего пальца, и каждая ладонная сторона кольца пальца соединена с ладонной шиной предплечья нейлоновой нитью. К ладонной стороне каждого кольца на пальце и части руки были добавлены направляющие для кабеля, чтобы провести нейлоновую нить вдоль кончика пальца к ладонной шине предплечья. Когда запястье вытягивается линейным двигателем, нейлоновая нить затягивается, что усиливает тенодезный захват (рис. 2). Таким образом, разгибание запястья приводит к одновременному сгибанию межфаланговых и пястно-фаланговых суставов каждого пальца, включая большой. Следовательно, когда объект помещается в ладонь пользователя или между пальцами, пользователь может схватить объект, активировав линейный двигатель.Это ключевой механизм ортеза, который позволяет использовать устройство большему количеству людей, в том числе пациентам с тяжелой травмой спинного мозга, которые не могут контролировать свои запястья. Длина нейлоновой нити была отрегулирована так, чтобы части кольца для пальца можно было достаточно потянуть, когда запястье разгибается.

Схематическое изображение ортеза для кисти. a Кольцевая деталь. Всего было напечатано 8 частей кольца для каждой фаланги большого, указательного и среднего пальца. b Ручная часть. c Шина на тыльную часть предплечья. d Волярная шина на предплечье. Обратите внимание, что направляющие для кабеля были разработаны на ладонной стороне каждой части кольца для пальца и части руки для направления нейлоновой нити

Каждое движение напечатанного на 3D-принтере ортеза. a Когда линейный двигатель активируется сигналами sEMG, запястье вытягивается, что вызывает тенодезный захват. Кроме того, нейлоновая нить, соединенная с кончиком каждой части кольца для пальца, затягивается по мере вытягивания запястья, что увеличивает силу захвата. b Когда мотор возвращается на место, выпрямленное запястье и натяжение нейлоновой нити ослабляются, и рука становится в нейтральное положение. c-e Субъект использует ортез, чтобы взять консервную банку, кости и деревянный брусок, которые использовались в TRI-HFT. f Ортез, вид сверху. г Ортез снизу. Стрелками обозначена нейлоновая нить, которая соединяет каждое кольцо пальца и ладонную шину предплечья

Для изготовления индивидуального ортеза были измерены ширина ладони и окружность каждой фаланги перед печатью частей кольца кисти и пальца.Ширина ладони определялась как расстояние через ладонь от пястно-фалангового сустава указательного до мизинца [26]. Поскольку нить PLA является термопластичной, все детали, напечатанные на 3D-принтере, были нагреты с помощью газа горелки и были повторно адаптированы к индивидуальной форме руки. После повторной регулировки самоклеящаяся прокладка была прикреплена к внутренней стороне руки, чтобы предотвратить эрозию кожи. В ортезе не было никаких механических суставов, и он был разработан для использования собственного сустава пациента.Запястья некоторых пациентов с ТСМ радиально отклонены радиальным разгибателем, иннервируемым С6, что снижает эффективность обычного ортеза. Удалив искусственные суставы ортеза, устройство может компенсировать такое отклонение запястья.

Общая ориентировочная стоимость разработанного ортеза составляет около 230 долларов США (Таблица 1). Сюда входит стоимость всех компонентов, необходимых для изготовления ортеза, за исключением 3D-принтера. Однако, учитывая, что количество нити, требуемой для каждого ортеза, оценивается в диапазоне от 90 до 170 г, в зависимости от его размера, и необходимы только три электрода для поверхностной электромиографии (пЭМГ), таким образом, ожидается, что оценочная цена еще больше снизится.

Электроника ортеза

Разработанный миоэлектрический ортез был изобретен для управления с помощью sEMG, записанного в мышцах верхней конечности пользователя. Блок управления был разработан для управления линейным двигателем, когда сигнал sEMG превышал заданный порог. Для получения точных сигналов расположение электродов пЭМГ было оптимизировано в соответствии с уровнем травмы и удобством пациента. Мы попытались определить подходящие мышцы, которые были бы легко доступны и сохранились после травмы спинного мозга. В этом эксперименте в качестве цели были выбраны либо ипсилатеральная двуглавая мышца, либо верхняя трапециевидная мышца, поскольку все испытуемые могли без труда сокращать мышцы. В результате пара электродов пЭМГ располагалась либо на ипсилатеральной двуглавой мышце, либо на верхней трапециевидной мышце, в зависимости от удобства испытуемых. Согласно рекомендациям пЭМГ для неинвазивной оценки мышц, пара электродов была расположена на наиболее выступающей выпуклости живота мышцы, а расстояние между электродами было установлено равным 2 см [27].Заземляющий электрод располагался на локтевом отростке доминирующего плеча.

Перед надеванием ортеза был обработан сигнал пЭМГ. Чтобы добиться максимального качества сигнала, было предпринято 1000-кратное усиление сигнала, и мы удалили фоновый шум, применив полосовой фильтр Саллена-Ки с частотой 10–500 Гц. Среднеквадратичное значение (RMS) было выбрано в качестве параметра для управления линейным двигателем, поскольку это одно из наиболее часто используемых значений при анализе сигналов ЭМГ и тесно связано с постоянной силой и сокращением мышц [28,29,30] . 2} $$

Изменение режима управления устройством по сигналу sEMG. — сигнал sEMG Raw и RMS в каждой ситуации. Обратите внимание, что пЭМГ обычных движений мышц, таких как поднятие предметов и подведение их к себе, редко превышает заданное значение (например, 80% от максимального значения RMS). Следовательно, ортез не активировался на таком уровне сжатия. b Когда среднеквадратичное значение сигнала пЭМГ превышает пороговое значение, активируется миоэлектрический ортез и рука закрывается экзоскелетом.Если сигнал снова превышает пороговое значение, ортез поворачивается назад, и рука открывается.

Arduino (Arduino Mega 2560®, Arduino, Torino, Италия) использовался в качестве платы микроконтроллера. Он имеет аналоговый вход с разрешением 10 бит и частотой дискретизации 1000 Гц. Перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор на 12 В (F2600®, FAIRMAN Co., Kyonggi do, Корея) использовался в качестве источника питания для блока управления и линейного двигателя. Блок управления был спроектирован таким образом, чтобы он был как можно меньше для максимальной портативности.Размер и вес блока управления составляли 10 см × 5,3 см × 1,7 см и 81 г соответственно. Схема стратегии управления представлена ​​на рис. 4.

Обзор схемы управления. Сигналы sEMG, записанные с поверхностных электродов, обрабатывались с помощью некоторых этапов сбора данных, таких как усиление и полосовая фильтрация, чтобы улучшить качество сигнала. Затем среднеквадратичные значения обработанных сигналов пЭМГ сравнивались с настроенным порогом. Плата Arduino классифицировала, следует ли использовать ортез, в соответствии с величиной RMS-значения

Участники

Всего 10 участников с хронической шейной травмой спинного мозга (9 мужчин, 1 женщина; возрастной диапазон 31–65 лет) со стабильной инвалидностью были включены в исследование (Таблица 2).Они были отобраны через Корейскую ассоциацию травм спинного мозга с 27 марта 2019 г. по 31 апреля 2019 г. на основе следующих критериев включения: (1) возраст от 18 до 65 лет, (2) не менее 12 месяцев после шейной травмы спинного мозга, (3) неврологический уровень повреждения шейного отдела 4–7 (от C4 до C7) в соответствии с рекомендациями Американской ассоциации по травмам позвоночника (ASIA) и (4) нарушение функции руки из-за травмы спинного мозга. Те, кто соответствовал 1 из следующих критериев, были исключены из исследования: (1) история болезни других сопутствующих неврологических травм (например,g, черепно-мозговая травма, инсульт или церебральный паралич), (2) тяжелая деформация кисти или спастичность (модифицированная шкала Ашворта (MAS) ≥ 3) [32], (3) сильная невропатическая боль в верхней конечности после травмы спинного мозга, ( 4) тяжелая ортостатическая гипотензия, (5) нестабильные переломы позвоночника, (6) стойкие другие заболевания (например, сердечно-легочная болезнь или инфекция) или (7) беременные женщины.

До начала исследования участники были проинструктированы относительно эксперимента, и все они дали письменное информированное согласие. Исследование было одобрено Информационной службой клинических исследований (KCT0003995) и институциональным наблюдательным советом Института науки и технологий Кванджу (201

Порядок проведения эксперимента

Перед началом эксперимента все участники прошли тщательное клиническое обследование у физиотерапевта с многолетним опытом работы в этой области. В соответствии с рекомендациями ASIA оценивались моторная и сенсорная функция верхних конечностей, а также неврологический уровень травмы.Кроме того, спастичность ведущей руки оценивалась с помощью MAS.

Эксперимент был разработан для сравнения ситуации участников с ортезом и без него. Перед тем, как надеть ортез, участники прошли базовые измерения функции рук и функциональной независимости в повседневной жизни. Измерение исходного уровня без ортеза может вызвать искажение оценки, поскольку оно не является слепым. Соответственно, оценка исходных условий при ношении ортеза с пассивным двигателем может быть лучшим методом. Однако мы решили оценить базовое состояние голыми руками, потому что оно отражает фактическую базовую функцию руки. Функциональность кисти доминирующей стороны оценивалась с использованием функционального теста кисти Торонтского института реабилитации (TRI-HFT) для оценки первичного результата [33]. Этот простой тест был специально разработан для оценки односторонней крупномоторной функции пациентов с ТСМ от C4 до C7 с использованием стандартизованных объектов, которые могут встречаться в повседневной жизни. Известно, что TRI-HFT достаточно чувствителен для оценки изменения функции руки в различных условиях у пациентов с травмой спинного мозга.Поэтому во многих предыдущих исследованиях этот инструмент оценки использовался для доказательства эффективности ручных вспомогательных устройств или терапевтических вмешательств [33,34,35,36,37]. Тест состоит из 2 частей: первая часть теста оценивает способность манипулировать объектами с помощью 10 стандартизированных предметов, а вторая часть оценивает силу захвата с использованием 9 прямоугольных деревянных блоков, инструментального цилиндра и кредитной карты, прикрепленной к динамометру. , и деревянный брус. 9 деревянных блоков разного веса и трения используются для оценки силы и устойчивости захвата, в то время как три других элемента используются для измерения крутящего момента, создаваемого ладонным захватом, поперечной силы сжатия и эксцентрической нагрузки, которую может выдержать захват, соответственно. .Однако последние элементы дерева еще не прошли валидацию и в основном сосредоточены на оценке сил, действующих на экзоскелет моторизованной руки [33, 37]. Поэтому мы оценили функцию руки, используя 10 элементов в первой части и 9 деревянных блоков во второй части теста. Каждое подмножество оценивается по шкале от 0 до 7 на основе критериев TRI-HFT; Таким образом, общая максимальная оценка за 2 части составила 133 балла. Срок выполнения задания отсутствовал. Участникам разрешалось завершать каждую задачу, когда они думали, что выполнили задачу в меру своих возможностей.Кроме того, давался достаточный отдых, чтобы свести к минимуму мышечную усталость. Вся оценка была записана на видео, и 2 независимых наблюдателя оценили тест в соответствии с рекомендациями TRI-HFT, чтобы минимизировать предвзятость наблюдателя. Между наблюдателями было проведено достаточное обсуждение, чтобы достичь консенсуса, были ли какие-либо различия в результатах тестов.

Для вторичного результата функциональная независимость в повседневной жизни оценивалась с помощью подшкалы самообслуживания Измерения функциональной независимости (FIM) и подшкалы самообслуживания Измерения независимости спинного мозга (SCIM) III.Оценка проводилась путем наблюдения и интервью. FIM — это наиболее широко используемый инструмент измерения функциональной независимости, который применялся во многих реабилитационных сообществах. Он оценивает функциональные способности в 6 различных областях (забота о себе, управление сфинктером, перемещение, передвижение, общение и социальное познание) [38, 39]. Среди них мы оценивали только подшкалу самообслуживания FIM (6 пунктов, подшкалы 0–42), поскольку на эту подшкалу, скорее всего, влияет функция рук. SCIM III, второй инструмент измерения функциональной независимости, является последней версией SCIM, разработанной специально для пациентов с SCI. Он оценивает способность выполнять повседневную деятельность (ADL) и известен как наиболее чувствительный, надежный и действительный метод измерения для людей с травмой спинного мозга [40, 41]. SCIM состоит из 3 подшкал, а именно: самообслуживание, управление дыханием и сфинктером, а также мобильность. Мы оценили только подшкалу самообслуживания (4 пункта, под-баллы 0–20), которая имеет отношение к функции руки. Наконец, оценка удовлетворенности пользователей вспомогательными технологиями 2.0 (K-QUEST 2.0) была использована для оценки удовлетворенности человека несколькими компонентами ортеза [42, 43].K-QUEST 2.0 — это инструмент для измерения результатов, состоящий из 12 пунктов, который оценивается по 5-балльной шкале удовлетворенности (от 1 до 5). Он оценивает удовлетворенность пользователей по двум аспектам: устройство и услуги. Мы исследовали только габариты устройства, которые составили 8 пунктов.

После базовых измерений участники надевали миоэлектрический ортез на ведущую руку, и улучшение функции руки и функциональной независимости оценивалось с использованием тех же методов. После завершения эксперимента было проведено тщательное наблюдение, чтобы увидеть, есть ли какие-либо побочные эффекты, связанные с экспериментом, включая пролежни.Поскольку у участников были ограничения на самостоятельную ходьбу из-за травмы спинного мозга, эксперименты проводились в Центре ассоциации травм спинного мозга в Кванджу или на дому у участников, в зависимости от того, что было более удобно для участников.

Статистический анализ

Все функциональные измерения, включая TRI-HFT, FIM и SCIM III, были оценены у всех участников. Использовалась непараметрическая статистика, поскольку размер выборки был небольшим, а данные не показали нормального распределения в тесте Шапиро-Уилка ( p -значение <0.05). Таким образом, знаковый ранговый тест Вилкоксона использовался для оценки улучшения общих баллов функциональных измерений до и после ношения ортеза. Кроме того, для решения проблемы множественного тестирования был применен метод ложного обнаружения. Все статистические анализы проводились с использованием MATLAB версии 2017b (Mathworks, Inc. ). Для всех тестов статистическая значимость была установлена ​​на уровне 0,05.

Тест от первого лица с видео в формате RGB-D и 3D-аннотациями позы рук

Тест от первого лица с видео в формате RGB-D и 3D-аннотациями позы рук

Гильермо Гарсия-Эрнандо, Шаньсинь Юань, Сынрюль Бэк, Тэ-Гюн Ким.CVPR 2018.

Абстрактные

Бумага

  @InProceedings {FirstPersonAction_CVPR2018,
  title = {Тест действия руки от первого лица с видео в формате RGB-D и 3D-аннотациями позы руки},
  author = {Гарсия-Эрнандо, Гильермо и Юань, Шанксин и Бэк, Сынрюль и Ким, Тэ-Гюн}
  booktitle = {Труды по компьютерному зрению и распознаванию образов ({CVPR})},
  год = {2018}
}  

  @inproceedings {MobileHand: 2020,
  title = {MobileHand: 3D-модель руки и оценка позы в реальном времени по цветному изображению},
  author = {Гуань Мин, Лим и Прайук, Джатесиктат и Вэй Тек, Анг},
  booktitle = {27-я Международная конференция по обработке нейронной информации (ICONIP)},
  год = {2020}
}
  

  conda env create -f environment.yaml
Конда активировать мобильный
  

  conda create -n py27 python = 2.7
conda активировать py27
pip install chumpy
pip install tqdm
  

  модель Python / clean_ch.py ​​- модель входных моделей / MANO_RIGHT.pkl - модель выходной папки /
  

  python demo.py --dataset stb
  

  python demo.py --dataset freihand