Frequency Response Analysis of Actively Cooled Nylon Twisted Coiled Actuators for Use in Wrist Rehabilitation Devices
Notice bibliographique
Résumé
Recovery from an upper limb musculoskeletal injury can take months or years, and often requires continuous visits to a therapist for specialized training and evaluation. Research has found that active assistance using mechatronic devices can significantly improve the quality and speed of recovery, especially when used for periods beyond a typical clinical appointment. However, current devices commonly use conventional actuation methods that are too heavy and rigid to be worn as a portable system outside of clinical settings. A recently discovered actuator made from twisting and coiling nylon thread (TCA) has the potential to improve wearable mechatronic designs due to its high power density, large strain, and inherent compliance. TCAs require heat to contract, which limits the actuation bandwidth due to the slow cooling rate, making it difficult to implement in wearable devices that must respond to voluntary motion. This study presents an active cooling method for TCAs to improve their frequency response and evaluates their feasibility in a wrist orthosis design based on real anatomical constraints. The frequency response was evaluated using a square wave input of varying frequency to provide actuation cycles of resistive heating and forced convective cooling, while measuring displacement at constant load. The results show that the TCA was able to respond to frequencies of up to 6.5 Hz, and also achieve full wrist range of motion at 0.55 Hz for loads equivalent to the weight of an average adult hand. This indicates that the proposed wrist orthosis could effectively assist the wrist throughout its entire range of motion and at the speeds required for voluntary motion using parallel TCAs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».