Испытательный стенд для оценки качества деятельности при использовании экзоскелетной системы
Описание испытательного стенда, использующего метод качественной оценки деятельности при использовании экзоскелетной системы для анализа полученных в эксперименте данных. Учет фиксации результатов эксперимента по времени и точности прохождения траектории.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.12.2024 |
| Размер файла | 857,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Испытательный стенд для оценки качества деятельности при использовании экзоскелетной системы
Бедросов Никита Георгиевич
Аннотация
Статья посвящена описанию испытательного стенда, используемого метода качественной оценки для анализа полученных в эксперименте данных. В данной статье описана функциональная и структурная схема стенда позволяющего дать качественную оценку выполняемой в экзоскелете работе. Также в статье были описаны использованные компоненты, метод, результаты, полученные в ходе эксперимента, а также были построены графики предоставлены выводы по эксперименту.
Ключевые слова: методы оценки качества, экзоскелет, фотоэлектрический датчик, STM32, Метод оценки по времени и точности прохождения траектории с различными грузами.
Description of a test bench for assessing the quality of activity when using an exoskeletal system, taking into account the fixation of the results in time and accuracy of the trajectory
Summary
The article is devoted to the description of the test bench, the method of qualitative assessment used to analyze the data obtained in the experiment. This article describes the functional and structural scheme of the stand, which allows to give a qualitative assessment of the work performed in the exoskeleton. The article also described the components used, the method, the results obtained during the experiment, and graphs were constructed and conclusions on the experiment were provided.
Keywords: methods of quality assessment, exoskeleton, photoelectric sensor, STM32, method of estimation by time and accuracy of trajectory passage with various loads.
Описание метода
Метод заключается в прохождении 15 метровой дистанции за определённый промежуток времени. (Рисунок №1.) Это позволит сделать вывод, за какое время при различных нагрузках испытуемый будет преодолевать расстояние.
Рисунок №1 - Функциональная схема испытательного стенда.
Данный метод позволяет более точно оценить эффективность ЭС и ее влияние на производительность работника, так как предоставляет подробную информацию о скорости, времени прохождения и точности прохождения дистанции в ЭС. Точность прохождения дистанции характеризуется количеством выхода за пределы траектории следования, при переносе различных грузов за определенное время.
Описание испытательного стенда
Для проведения исследования "оценка качества деятельности при использовании ЭС" был использован метод, в котором испытуемый проходил дистанцию 15 метров разделенную фотоэлектрическими датчиками на участки длиною в 1 метр (Рисунок №2). При пересечении светового потока, датчик срабатывал, фиксируя время прохождения участка. Данные выводились на компьютер. При активации последнего датчика фиксировалось общее время прохождения дистанции.
Помимо 15 датчиков разделителей, параллельно пути следования на расстоянии 1,5 метра друг от друга были установлены два дополнительных датчика и две камеры для отслеживания испытуемым выхода за пределы траектории следования. При выходе испытуемого в границу действия датчика, срабатывала камера, фиксирующая выход испытуемого за пределы зоны проведения эксперимента (Рисунок №3.). В таблице №1 предоставлен список используемых компонентов.
Рисунок №2 - Схема испытательного стенда (вид сбоку).
Рисунок №3 - Схема испытательного стенда (вид сверху).
Таблица №1 - Список использованных в эксперименте компонентов.
Использование данных устройств позволило точно замерить время прохождения участков дистанции, измерить расстояние и проанализировать эффективность ЭС в ручных грузоперемещениях.
Таким образом, использование фотоэлектрических датчиков и других устройств для замера времени и расстояния позволило провести точный и эффективный эксперимент для оценки производительности работ с использованием ЭС.
Ход работы
испытательный стенд экзоскелетный
Перед началом эксперимента были размещены фотоэлектрические датчики на каждый метр пути, которые позволили точно разделить участок на 15 равных частей. Каждый датчик срабатывает при прохождении испытуемым участка, что позволяет точно засечь время прохождения каждого метра дистанции. Датчики, камеры и таймер были связаны с микроконтроллером STM32, что позволяло автоматически регистрировать время прохождения испытуемым каждого участка дистанции.
Для этого, перед началом эксперимента были установлены фотоэлектрические датчики каждый метр. Датчики позволяли точно измерить дистанцию и регистрировали время пройденного участка, когда испытуемый пересекал датчик. Эксперимент проводится в 4 этапа. В первом этапе испытуемый проходит участок без груза. Следующие три этапа испытуемый проходит участок с тремя разными грузами весом 10,15 и 20 кг. соответственно.
При прохождении испытуемым участка в ЭС без нагрузки были получены следующие данные (Таблица №2.):
Таблица №2 - Результаты прохождения траектории без нагрузки.
|
№ участка |
t затраченное на прохождение участка (сек) |
|
|
1 |
3,89 |
|
|
2 |
3,70 |
|
|
3 |
3,65 |
|
|
4 |
3,68 |
|
|
5 |
3,67 |
|
|
6 |
3,70 |
|
|
7 |
3,88 |
|
|
8 |
3,89 |
|
|
9 |
3,77 |
|
|
10 |
3,79 |
|
|
11 |
3,77 |
|
|
12 |
3,74 |
|
|
13 |
3,79 |
|
|
14 |
3,82 |
|
|
15 |
3,91 |
При прохождении участка с грузом весом 10 кг. были получены следующие данные (Таблица №3):
Таблица №3 - Результаты прохождения траектории с нагрузкой 10 кг.
|
№ участка |
t затраченное на прохождение участка (сек) |
|
|
1 |
3,99 |
|
|
2 |
4,25 |
|
|
3 |
4,51 |
|
|
4 |
4,37 |
|
|
5 |
4,38 |
|
|
6 |
4,45 |
|
|
7 |
4,56 |
|
|
8 |
4,78 |
|
|
9 |
4,83 |
|
|
10 |
4,84 |
|
|
11 |
4,84 |
|
|
12 |
4,57 |
|
|
13 |
4,97 |
|
|
14 |
5,12 |
|
|
15 |
5,24 |
На основе полученных данных получается следующий график (График №1):
График №1 - Сопоставление времени прохождения траектории с грузом 10 кг.
Вывод. Согласно полученным в ходе эксперимента данным, можно сделать вывод что при переносе груза массой 10 кг затраченное на прохождение время увеличилось на 20.44%, по сравнению с затраченным временем на прохождение дистанции без груза.
При прохождении участка с грузом весом 15 кг. были получены следующие данные (Таблица №4):
Таблица №4 - Результаты прохождения траектории с нагрузкой 15 кг.
|
№ участка |
t затраченное на прохождение участка (сек) |
|
|
1 |
4,11 |
|
|
2 |
4,27 |
|
|
3 |
4,35 |
|
|
4 |
4,41 |
|
|
5 |
4,41 |
|
|
6 |
4,40 |
|
|
7 |
4,42 |
|
|
8 |
4,41 |
|
|
9 |
4,42 |
|
|
10 |
4,43 |
|
|
11 |
4,44 |
|
|
12 |
4,42 |
|
|
13 |
4,42 |
|
|
14 |
4,43 |
|
|
15 |
4,44 |
На основе полученных данных получается следующий график (График №2):
График №2 - Сопоставление времени прохождения траектории с грузом 15 кг.
Вывод. Согласно полученным в ходе эксперимента данным, можно сделать вывод что при переносе груза массой 15 кг время прохождения второго участка увеличилось на 17.62% по сравнению с временем прохождения первого участка.
При прохождении участка с грузом весом 20 кг. были получены следующие данные (Таблица №5):
Таблица №5 - Результаты прохождения траектории с нагрузкой 20 кг.
|
№ участка |
t затраченное на прохождение участка (сек) |
|
|
1 |
4,35 |
|
|
2 |
4,52 |
|
|
3 |
4,58 |
|
|
4 |
4,78 |
|
|
5 |
4,79 |
|
|
6 |
4,78 |
|
|
7 |
5,20 |
|
|
8 |
5,18 |
|
|
9 |
5,22 |
|
|
10 |
5,34 |
|
|
11 |
5,47 |
|
|
12 |
5,49 |
|
|
13 |
5,49 |
|
|
14 |
5,48 |
|
|
15 |
5,48 |
На основе полученных данных получается следующий график (График №3):
График №3 - Сопоставление времени прохождения траектории с грузом 20 кг.
Вывод. Согласно полученным в ходе эксперимента данным, можно сделать вывод что при переносе груза массой 20 кг время прохождения второго участка увеличилось на 32.92% по сравнению с временем прохождения первого участка.
На основе полученных данных при переносе грузов 10,15,20 кг, а также отсутствии груза был построен следующий график (График №4):
График №4 - Сопоставление общего времени прохождения траектории
Согласно полученным в ходе эксперимента данным, можно сделать вывод что при переносе веса в 15 кг. затрачивается минимальное время на прохождение траектории, учитывая количество времени, затраченное на перенос груза массой 10, 20 кг. можно сделать вывод, что при прохождении испытуемым прототипом участка 15 м. при весе 15кг. наблюдается максимальная устойчивость. Однако для более точной оценки рекомендуется комбинировать данный метод с другими.
Заключение
Полученные данные показали эффективность нового метода при оценке качества деятельности при использовании ЭС на первичном этапе. Полученные в ходе эксперимента данные позволяют сделать вывод, что при переносе груза весом 15 кг. оператором проделывается максимально эффективная работа по времени. В целом описанный в работе метод, позволяет на первичном этапе дать первичную качественную оценку деятельности оператора и ЭС в целом, однако для более точного оценивания рекомендуется использовать метод совместно с другими методами.
Список использованной литературы
1. Sek-Wai Hui, Rong Song, Percy T. Goh, and Yee-Sien Ng. Review of Control Strategies for Robotic Lower-Limb Exoskeletons // Journal of Robotics and Automation, 2017, pp.125-134.
2. Bo Yang, Wei He, Wei Gu и Nian-Guo Dong, Review of Control Strategies for Robotic Rehabilitation of Upper Extremity Motor Functions // Journal of "Frontiers in Neurorobotics,2015, pp. 25.
3. Anna Lisa Mangiatordi, Susan E. Peters, Vikram Kapila и Sunil Agrawal, Review of Exoskeleton Control Strategies for Upper Limb Motor Rehabilitation // Journal of IEEE Access, 2018, pp. 58.
4. Бабенко Ю.И., Ляпунов В.Н., Гайко В.С. Управление электроимпульсными экзоскелетами нижних конечностей для реабилитации больных // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2019. - № 1. - С. 169-179.
5. Абрамов Я.А., Матыцин Д.Г., Дегтярев В.М. и др. Экзоскелет: новые возможности контроля и управления нижней конечности // Вестник научно - технического развития. - 2019. - № 2. - С. 83-88.
6. "Assessment of the impact of exoskeleton use on fatigue and musculoskeletal health in manufacturing workers" 2019
7. "Development and Evaluation of Performance Metrics for Lower-Extremity Exoskeletons" 2019
8. "Functional Evaluation of a Lower-Limb Exoskeleton During Stance and Gait in Spinal Cord Injury Patients" 2017
9. "Task-Specific Evaluation of Upper Limb Exoskeletons Using a Robotic Simulator" 2015
10. "Methodology for ergonomic analysis of exoskeletons and evaluation of human ergonomics and safety in their use" 2014
11. Gooch K, Benoit A, Lee C. "Ergonomic Evaluation of an Exoskeleton Designed for Primary Upper Extremity Assistance". Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 2021
12. Ke Z, Hong D, Chen Q. "Effects of robotic exoskeleton gait training on balance, gait, and activities of daily living in chronic spinal cord injury: a randomized controlled trial". Journal of Neuroengineering and Rehabilitation, 2019.
13. Quinlan J, Moseley A, Caterson E, et al. "Exoskeleton-assisted walking in persons with spinal cord injury: advice for fitting wearable robotics". Disability and Rehabilitation: Assistive Technology, 2021.
14. Gagne M, Gagne H, Boissy P. "The use of exoskeletons for repetitive tasks in the manufacturing industry: A scoping review". Applied Ergonomics, 2020.
15. Meece NL, Littrell ML, Foulis SA, et al. "A pilot test of the effectiveness of an exoskeleton for military tasks". Military Medicine, 2014.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятия, принципы и направления протеомики. Индивидуальные различия активности ферментов в печени как причина различной реакции на лекарство. Схема проведения протеомного анализа. Междисциплинарный подход в использовании иновационных исследований.
отчет по практике [188,2 K], добавлен 17.09.2015Спермограмма – лабораторный метод исследования эякулята для оценки оплодотоворяющей способности мужской спермы. Показания к проведению анализа, правила сбора образцов. Основы проведения анализа. Рассмотрение показателей нормы и комментарии отклонений.
презентация [1,3 M], добавлен 18.11.2014Механический вид фиксации, достигаемый при помощи механических приспособлений - кламмеров, телескопических коронок, балок, замковой системы фиксации. Требования к кламмерной системе, ее классификация и типы. Эффективность фиксации бюгельных протезов.
презентация [3,4 M], добавлен 27.06.2015Оценка качества предоставления услуг как важнейший элемент системы управления качеством предоставляемого медицинского обслуживания. Сущность и виды экспертизы медицинских услуг. Особенности оценки удовлетворенности граждан качеством медицинской помощи.
презентация [440,5 K], добавлен 12.05.2012Оценка физического развития методом сигмальных отклонений. Метод оценки физического развития по шкалам регрессии. Комплексная оценка физического развития. Центильный метод оценки физического развития. Основные параметры морфологического статуса.
презентация [894,9 K], добавлен 23.04.2015Особенности формулярной системы. Формирование формулярных списков лекарственных средств. Источники информации для составления формуляров: компьютерные базы данных по лекарствам, результаты фармакоэкономической оценки. Функции формулярной системы.
доклад [16,2 K], добавлен 01.03.2012Знакомство с историческим аспектом изучения болезней щитовидной железы. Анализ деятельности известного хирурга-эндокринолога О. Николаева. Особенности оценки гемодинамических показателей, полученных при ультразвуковом дуплексном сканировании сосудов шеи.
реферат [80,9 K], добавлен 10.12.2014Изучение физико-химических методов анализа. Методы основанные на использовании магнитного поля. Теория методов по спектрометрии и фотоколореметрии в видимой области спектра. Спектрометрические и фотоколореметрические методы анализа лекарственных средств.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 17.08.2010Сущность и содержание метода медицинского фармакоэкономического исследования "совместный анализ" как наиболее ориентированного на пациентов, оценка его положительный и отрицательных сторон. Методология и основные этапы, анализ полученных результатов.
презентация [1,7 M], добавлен 28.11.2013Изучение связей между электрофизиологическими и клинико-анатомическими процессами живого организма. Электрокардиография как диагностический метод оценки состояния сердечной мышцы. Регистрация и анализ электрическй активности центральной нервной системы.
презентация [225,3 K], добавлен 08.05.2014Классификация лекарственных форм и особенности их анализа. Количественные методы анализа однокомпонентных и многокомпонентных лекарственных форм. Физико-химические методы анализа без разделения компонентов смеси и после предварительного их разделения.
реферат [50,2 K], добавлен 16.11.2010Электротерапия - метод физиотерапии, основанный на использовании дозированного воздействия на организм электрических токов, магнитных или электромагнитных полей. Механизм действия и эффект от методов. Особенности лечения постоянным и импульсным током.
реферат [1,1 M], добавлен 17.12.2011Взаимодействие химических соединений с электромагнитным излучением. Фотометрический метод анализа, обоснование эффективности его использования. Исследование возможности применения фотометрического анализа в контроле качества лекарственных средств.
курсовая работа [932,4 K], добавлен 26.05.2015Обеспечение необходимой дисперсности и заданных физико-механических свойств материала при использовании различных типов машин. Оптимальный вариант технологии с оценкой качества лекарственной формы. Регламент производства раствора аммония ацетата.
контрольная работа [26,9 K], добавлен 29.06.2013Замковые крепления или аттачмены как механические устройства, предназначенные для фиксации зубных протезов. Классификация замковых креплений. Краткое описание и содержание основных этапов изготовления съемных зубных протезов с замковой системой фиксации.
презентация [3,0 M], добавлен 08.06.2014Понятие и виды деловых документов. Особенности документального сопровождения медицинской деятельности. Изучение системы документов, предназначенных для регистрации данных лечебных, диагностических, профилактических и других мероприятий, их анализа.
курсовая работа [22,0 K], добавлен 10.12.2014Методы исследования пародонта и использование индексной системы оценки его состояния. Индексы оценки интенсивности кариеса зубов у детей, гигиена полости рта. Уровни интенсивности кариеса зубов, рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения.
реферат [17,1 K], добавлен 21.06.2011Отношения между врачом и больным как основа любой лечебной деятельности, принципы их формирования и критерии оценки. Модели данных взаимоотношений: инженерная, пастырская, коллегиальная и контрактная, их отличительные особенности и регулирование.
презентация [551,8 K], добавлен 10.04.2015Статистика в медико-биологическом исследовании, выбор метода анализа в соответствии с типом распределения данных. Анализ времени жизни в ППО Statistica, сравнение коэффициентов корреляции. Порядок осуществления проверки типа распределения данных.
реферат [1,2 M], добавлен 03.06.2011Понятие фиксации и стабилизации полных съемных пластиночных протезов. Особенности классификация методов фиксации и стабилизации по Парилову В.В. Механические, биомеханические и физические методы фиксации, анализ их основных преимуществ и недостатков.
презентация [467,8 K], добавлен 04.05.2014
