當(dāng)前在日常生活和康復(fù)診所中使用的平衡輔助設(shè)備對人類很有幫助，但遠(yuǎn)非完美。
拐杖，助行器，拐杖和扶手會改變姿勢，并防止在開門，購物或接聽電話等活動中使用手。同樣，更復(fù)雜的工具（例如移動體重支持系統(tǒng)或機(jī)器人步態(tài)訓(xùn)練器）體積龐大，或者只能在特定環(huán)境中使用。
由Heike Vallery教授領(lǐng)導(dǎo)的TU Delft生物醫(yī)學(xué)工程研究人員Andrew Berry，Daniel Lemus和Saher Jabeen開發(fā)了一種背包式可穿戴機(jī)器人，可在康復(fù)期間提供平衡支撐。GyBAR。陀螺致動器完全容納在背包中，該陀螺致動器可通過電動機(jī)重新定位，可在多種活動和環(huán)境中提供免提平衡支持。
克服風(fēng)險(xiǎn)性
摔倒是所有年齡段與事故相關(guān)的傷害的主要原因，但在影響運(yùn)動控制或?qū)е赂杏X或認(rèn)知障礙的患者中，跌倒尤為危險(xiǎn)。65歲以上的成年人摔倒時極有可能遭受嚴(yán)重傷害，并且如果髖部骨折，則在事件發(fā)生6-12個月內(nèi)有25％的機(jī)會因受傷而死亡。
為了開發(fā)能夠自動檢測和校正不穩(wěn)定性的免提平衡輔助裝置，可穿戴機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域具有巨大的潛力。
來自太空的靈感
開發(fā)GyBAR的靈感來自太空：衛(wèi)星能夠改變太空方向，而不會向環(huán)境施加力或力矩。通過改變內(nèi)部飛輪的角動量，可以在航天器（或人體）上施加力矩，從而根據(jù)需要誘導(dǎo)或阻止旋轉(zhuǎn)。一種實(shí)現(xiàn)此目的的技術(shù)利用了一種稱為陀螺效應(yīng)的原理，該原理可在抵抗重力作用的陀螺中觀察到。
Delft University of Technology的研究人員設(shè)法利用陀螺效應(yīng)構(gòu)造了一個執(zhí)行器，而不是將其更普遍地用作傳感器（例如，手機(jī)中的陀螺儀傳感器來測量運(yùn)動）。
詳細(xì)數(shù)據(jù)
陀螺執(zhí)行器由于可提供地面平衡支撐而不會阻塞腿部，因此在可穿戴應(yīng)用中頗受歡迎，此前已經(jīng)提出了使用這種致動原理的多個可穿戴機(jī)器人，但是尚未有人對它們進(jìn)行評估。
在這里，Delft University of Technology的研究人員使用GyBAR（一種類似背包的原型便攜式機(jī)器人）來研究以下假設(shè)：健康和慢性中風(fēng)受試者之間的平衡可以通過施加在上身的力矩來增強(qiáng)。他們根據(jù)每個參與者在狹窄的支撐面上行走或保持站立的能力來量化平衡表現(xiàn)，該支撐面旨在挑戰(zhàn)額葉或矢狀面的穩(wěn)定性。通過比較候選平衡控制者，發(fā)現(xiàn)有效的協(xié)助不需要對參考姿勢進(jìn)行調(diào)節(jié)。
與穿戴GyBAR但不活動時相比，旋轉(zhuǎn)粘性場將健康參與者沿著30mm寬的光束行走的距離增加了2.0倍。相同的控制器使得患有慢性中風(fēng)的人在狹窄的區(qū)域內(nèi)站立的時間延長了2.5倍。由于其耐磨性和控制的多功能性，GyBAR可以為培訓(xùn)和康復(fù)提供新的治療干預(yù)措施。
