Robotska rehabilitacijska naprava za samostojno vadbo prstov in zapestjaMandeljc, Ana (Avtor) Kamnik, Roman (Mentor) robotska rehabilitacijamožganska kapzapestjeprstispremenljiva mehanska impedancaadmitančno vodenjeserijski elastični aktuatoraktuator s spremenljivo impedanconelinearne vzmetisprejemljivostna študija tehnologijeDoktorska disertacija obravnava razvoj robotske naprave ReGrip za rehabilitacijo gibanja prstov in zapestja, njeno nadaljnjo nadgradnjo v dve različici z naprednejšima načinoma vodenja ter evalvacijo njunega delovanja. Posebnost razvite robotske naprave je paralelno-serijski mehanizem, ki z eno gnano prostostno stopnjo omogoča sočasno gibanje prstov in zapestja v sagitalni ravnini. Ciljno gibanje mehanizma posnema odpiranje in zapiranje dlani, kar imitira gib pobiranja in spuščanja predmetov. Pozicijsko vodeno napravo ReGrip smo preko več prilagoditev razvili v dve različici, napravo ReGrip ACA in napravo ReGrip VIA, ki vsaka preko svojega pristopa omogočata prilagajanje stopnje mehanske impedance. Glavni raziskovalni cilj je bil razviti napravo za rehabilitacijo gibanja dlani, namenjeno varni in učinkoviti samostojni uporabi, ter ugotoviti, kako princip spreminjanja mehanske impedance vpliva na impedančne parametre in odziv razvitih naprav, spreminjanje režimov robotsko podprte vadbe in uporabniško izkušnjo. Prvo poglavje podaja vpogled v proces rehabilitacije gibanja dlani po možganski kapi ter predstavi vlogo robotske rehabilitacije in njenih prednosti pred klasičnimi rehabilitacijskimi pristopi. Predstavljena je klasifikacija naprav za rehabilitacijo zgornjega uda glede način mehanske povezave z uporabnikom, vrsto aktuacije ter vadbene modalitete, ki jih naprave lahko omogočajo in kako s slednjimi dosežemo progresivno stopnjevanje zahtevnosti vadbe. Dalje so predstavljene najpogosteje uporabljene strategije vodenja, vključno z impedančnim in admitančnim vodenjem ter koncept serijskega elastičnega in variabilnega impedančnega aktuatorja. Poglavje se zaključi z opredelitvijo ciljev disertacije. Drugo poglavje opisuje izhodiščno verzijo pozicijsko vodene naprave ReGrip. Predstavljeni so ciljno gibanje, razviti mehanizem, pogonski sistem ter osnovna arhitektura vodenja, ki omogoča pasivni vadbeni režim. Na osnovi tega prototipa smo pri zdravih prostovoljcih izvedli eksperimentalno validacijo gibanja naprave ReGrip, kjer smo primerjali gibanje dlani z in brez uporabe naprave. Rezultati so pokazali, da prototip naprave ReGrip zadovoljivo posnema gibanje zapestja in prstov iz sočasne fleksije v ekstenzijo. Tretje poglavje opisuje nadaljnjo nadgradnjo osnovne verzije naprave ReGrip, ki je omogočila razvoj in primerjavo dveh mehansko enakih različic naprav ReGrip z različnima principoma spreminjanja mehanske impedance. Naprava ReGrip ACA aktivno spreminja mehansko impedanco mehanizma s prilagajanjem parametrov ojačenja admitančnega regulatorja, pri napravi ReGrip VIA pa je preko antagonističnega prednapenjanja nelinearnih vzmeti omogočeno spreminjanje mehanske impedance s pasivnimi elastičnimi elementi. V četrtem poglavju je predstavljena eksperimentalna evalvacija ter primerjava impedančnega odziva obeh razvitih naprav ReGrip v stiku z dinamičnim okoljem. Za simulacijo dinamičnega okolja smo uporabili sodelujoči robot UR5e, ki je preko razvitega mehanskega vmesnika vsiljeval gibanje na vrhu distalnega naslona za prste naprav ReGrip ter hkrati zajemal podatke o sili interakcije. Na podlagi izmerjenih podatkov o gibanju in sili interakcije smo ovrednotili impedančni in frekvenčni odziv obeh naprav. Obe napravi ReGrip sta znotraj istih vadbenih modalitet izkazali podoben in stabilen odziv s primerljivimi vrednostmi impedančnih parametrov. Pri višjih frekvencah vsiljevanja motenj je prišlo do postopnih sprememb v frekvenčnem odzivu, pri čemer se je naprava ReGrip VIA izkazala kot robustnejša. Zadnje poglavje obravnava študijo sprejemljivosti tehnologije, izvedeno na desetih zdravih preiskovancih in petih pacientih po možganski kapi. Udeleženci so preizkusili vse štiri razvite vadbene modalitete na obeh napravah ReGrip pri nalogi sledenja referenčni trajektoriji. Uporabniška izkušnja je bila ovrednotena z vprašalnikom SUS in vprašalnikom o zadovoljstvu uporabnikov, uspešnost sledenja pa preko analize napake sledenja. Rezultati kažejo razlike v uspešnosti sledenja med posameznimi modalitetami, ne pa med napravama znotraj iste vadbene modalitete, z izjemo pasivne. Napaka sledenja je naraščala skladno z zahtevnostjo izvajanja naloge pri obeh napravah. Rezultati vprašalnikov so pokazali primerljivo in visoko oceno zadovoljstva z uporabniško izkušnjo, pri čemer sta bili po vprašalniku SUS obe razviti napravi ReGrip ocenjeni kot odlični.20262026-05-25 13:52:12Neznano182839slLjubljana, SlovenijaMarec 2026