Modelling and Evaluation of Piezoelectric Actuators for Wearable Neck Rehabilitation Devices
Notice bibliographique
Résumé
Neck pain is the most common neck musculoskeletal disorder, and the fourth leading cause of healthy years lost due to disability in the world. Due to the need of hands-on physical therapy and Canada’s aging population, access to treatment will become highly constrained. Wearable devices that allow at-home rehabilitation address this future limitation. However, few have emerged from the laboratory setting because they are limited by the use of conventional actuators. An overlooked type of actuation technology is that of piezoelectric actuators, more specifically, travelling wave ultrasonic motors (TWUM).\nIn this work, a clear procedure that outlines how the required parameters within the hybrid TWUM model can be identified, as well as an assessment of the use of TWUMs within wearable devices for the neck, is presented. The procedure includes custom testing setups that were designed to identify the stator motion parameters, and the Coulomb coefficient of friction. The accuracy of the determined parameters were confirmed when the angular velocity of the hybrid model at different duty cycles was compared to the real TWUM being modelled, producing a coefficient of determination of 0.974. The model was then used to create a position control system that controlled the joints of a virtual robotic manipulator that modelled the neck. The manipulator exhibited a maximum absolute mean error of only 0.0289 m when simulating the required trajectories of range of motion exercises. This performance, in addition to the exemplary traits TWUMs express, demonstrate their potential to advance the field of wearable mechatronic devices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».