Práce se zabývá problematikou asistované rehabilitace za pomoci průmyslových robotů. Představuje základní rehabilitační metody a seznamuje s existujícími kolaborativními průmyslovými roboty na trhu, které by mohli být pro účely rehabilitace použity. Představuje i konkrétní robotická rehabilitační řešení. Dále uvádí normy vztahující se k použití technických prostředků ve zdravotnictví a také ke kolaborativním robotům v kontaktu s člověkem. Mimo to obsahuje také vlastní návrh rehabilitačního řešení aplikovaném na robotovi KUKA LBR iiwa.
Anotace v angličtině
This thesis is focused on the topic of assisted rehabilitation with
the use of industrial collaborative robots. It also presents basic methods of regular rehabilitation and the already existing collaborative industry robots on the market, which could be used for the purpose of rehabilitation. It also contains specific robotic solutions for rehabilitation. Then it presents standards related to the use of medical devices and also to collaborative robots in interaction with a human. In addition, this thesis also introduces a proposition of its own rehabilitation solution applied by the KUKA LBR iiwa.
Klíčová slova
KUKA LBR iiwa, kolaborativní robotika, robotická rehabilitace, asistovaná rehabilitace, rehabilitační metody
Klíčová slova v angličtině
KUKA LBR iiwa, collaborative robots, robotic rehabilitation, assisted rehabilitation, methods of rehabilitation
Rozsah průvodní práce
60 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Práce se zabývá problematikou asistované rehabilitace za pomoci průmyslových robotů. Představuje základní rehabilitační metody a seznamuje s existujícími kolaborativními průmyslovými roboty na trhu, které by mohli být pro účely rehabilitace použity. Představuje i konkrétní robotická rehabilitační řešení. Dále uvádí normy vztahující se k použití technických prostředků ve zdravotnictví a také ke kolaborativním robotům v kontaktu s člověkem. Mimo to obsahuje také vlastní návrh rehabilitačního řešení aplikovaném na robotovi KUKA LBR iiwa.
Anotace v angličtině
This thesis is focused on the topic of assisted rehabilitation with
the use of industrial collaborative robots. It also presents basic methods of regular rehabilitation and the already existing collaborative industry robots on the market, which could be used for the purpose of rehabilitation. It also contains specific robotic solutions for rehabilitation. Then it presents standards related to the use of medical devices and also to collaborative robots in interaction with a human. In addition, this thesis also introduces a proposition of its own rehabilitation solution applied by the KUKA LBR iiwa.
Klíčová slova
KUKA LBR iiwa, kolaborativní robotika, robotická rehabilitace, asistovaná rehabilitace, rehabilitační metody
Klíčová slova v angličtině
KUKA LBR iiwa, collaborative robots, robotic rehabilitation, assisted rehabilitation, methods of rehabilitation
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
1. Seznámit se s problematikou senzitivních robotů, konkrétně s roboty KUKA iiwa, jejich vlastnostmi a limity
2. Najít existující řešení robotické rehabilitace, existující normy pro tuto oblast a zjistit, zda je použití robota ve zdravotnictví v souladu s legislativou
3. Vytvořit jednoduchou aplikaci pro senzitivního robota, která by demonstrovala jeho možnosti použití pro podporu rehabilitace
4. Seznámit se s existující aplikací a ověřit její funkčnost a limity
Teoretická východiska:
Ve zdravotnictví se k rehabilitaci používají jednoúčelové přístroje pro konkrétní cvik. Na trhu se ale vyskytují roboty multifunkční, které by funkci některých z nich mohly nahradit. Jedním z nich je i robotické rameno KUKA iiwa. Pomáhat by mělo pacientům se svalovým onemocněním, u kterých by měřilo sílu nebo rozsah pohybu končetin a zároveň ulehčovalo práci zdravotnickým pracovníkům. Všechno bude nastaveno v souladu s normami. Výstupem kvalifikační práce bude vytvoření článku připraveného k publikaci v odborném periodiku.
Výzkumné předpoklady:
1. Předpokládáme, že lze senzitivního robota využít pro účely rehabilitace
2. Předpokládáme, že využití senzitivních robotů pro podporu rehabilitace odpovídá příslušné legislativě pro využití ve zdravotnictví
3. Předpokládáme, že aplikace bude umět jednoduché pohyby s robotem simulující rehabilitaci
4. Předpokládáme, že porozumím existující aplikaci a naleznu možnosti a limity jejího využití v rehabilitační praxi
Metoda:
Experiment
Technika práce, vyhodnocení dat:
Technika práce: měření, analýza dokumentů, programování
Vyhodnocení dat: Text bude zpracován textovým editorem Microsoft Office Word. Data budou zpracována pomocí grafů a tabulek v programu Microsoft Excel.
Místo a čas realizace výzkumu:
Místo: Technická univerzita v Liberci (laboratoře CXI)
Čas výzkumu: listopad 2018 až leden 2019
Vzorek:
Funkce přístroje: pohyb v sedmi osách, senzor síly, orientace v prostoru.
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
1. Seznámit se s problematikou senzitivních robotů, konkrétně s roboty KUKA iiwa, jejich vlastnostmi a limity
2. Najít existující řešení robotické rehabilitace, existující normy pro tuto oblast a zjistit, zda je použití robota ve zdravotnictví v souladu s legislativou
3. Vytvořit jednoduchou aplikaci pro senzitivního robota, která by demonstrovala jeho možnosti použití pro podporu rehabilitace
4. Seznámit se s existující aplikací a ověřit její funkčnost a limity
Teoretická východiska:
Ve zdravotnictví se k rehabilitaci používají jednoúčelové přístroje pro konkrétní cvik. Na trhu se ale vyskytují roboty multifunkční, které by funkci některých z nich mohly nahradit. Jedním z nich je i robotické rameno KUKA iiwa. Pomáhat by mělo pacientům se svalovým onemocněním, u kterých by měřilo sílu nebo rozsah pohybu končetin a zároveň ulehčovalo práci zdravotnickým pracovníkům. Všechno bude nastaveno v souladu s normami. Výstupem kvalifikační práce bude vytvoření článku připraveného k publikaci v odborném periodiku.
Výzkumné předpoklady:
1. Předpokládáme, že lze senzitivního robota využít pro účely rehabilitace
2. Předpokládáme, že využití senzitivních robotů pro podporu rehabilitace odpovídá příslušné legislativě pro využití ve zdravotnictví
3. Předpokládáme, že aplikace bude umět jednoduché pohyby s robotem simulující rehabilitaci
4. Předpokládáme, že porozumím existující aplikaci a naleznu možnosti a limity jejího využití v rehabilitační praxi
Metoda:
Experiment
Technika práce, vyhodnocení dat:
Technika práce: měření, analýza dokumentů, programování
Vyhodnocení dat: Text bude zpracován textovým editorem Microsoft Office Word. Data budou zpracována pomocí grafů a tabulek v programu Microsoft Excel.
Místo a čas realizace výzkumu:
Místo: Technická univerzita v Liberci (laboratoře CXI)
Čas výzkumu: listopad 2018 až leden 2019
Vzorek:
Funkce přístroje: pohyb v sedmi osách, senzor síly, orientace v prostoru.
Seznam doporučené literatury
BECKERLE, Philipp et al, 2017. A human Robot Interaction Perspective on Assistive and Rehabilitation Robotics. Frontiers in Neurorobotics. 11, 1-24. DOI 10.3389/fmech.2017.00003. Dostupné také z: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnbot.2017.00024/full
HAMAYA, Masashi et al, 2017. Learning assistive strategies for exoskeleton robots from user-robot physical interaction. Pattern Recognition Letters. 99, 67-76. DOI 10.1016/j.patrec.2017.04.007. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167865517301198
KOLÁŘ, Pavel a Miloš MÁČEK, 2015. Základy klinické rehabilitace. Praha: Galén. ISBN 978-80-7492-219-0
MARHOUL, Vojtěch, 2018. Využití senzitivních robotů pro účely rehabilitace. Liberec. Diplomová práce. Technická univerzita v Liberci. Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií.
MCCONNELL, Alistair C. et al, 2017. SOPHIA: Soft Orthotic Physiotherapy Hand Interactive Aid. Frontiers in Mechanical Engineering. 3, 1-3. DOI 10.3389/fmech.2017.00003. Dostupné take z: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2017.00003
MOKARAM, Saeid et al, 2017. A ROS-integrated API for the KUKA LBR iiwa collaborative robot. IFAC-PapersOnLine. 50(1), 15859-15864. DOI 10.1016/j.ifacol.2017.08.2331. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2405896317331464
QIAN, Zhiqin a Bi ZHUMING, 2014. Recent development of Rehabilitation Robots. Advances in Mechanical Engineering. 1-11. DOI 10.1155/2014/563062. Dostupné také z: http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1155/2014/563062
RESQUÍN, Francisco et al, 2016. Hybrid robotic systems for upper limb rehabilitation after stroke: A review. Medical Engineering & Physics. 38(11), 1279-1288. DOI 10.1016/j.medengphy.2016.09.001. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1350453316302016
SIMONETTI, Davide et al, 2017. Reprint of "Multimodal adaptive interfaces for 3D robot-mediated upper limb neuro-rehabilitation: An overview of bio-cooperative systems". Robotics and Autonomous System. 90, 86-96. DOI 10.1016/j.robot.2016.1.002. Dostupné také z: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0921889016307035
ZHANG, X., Z. YUE aj. WANG, 2017. Robotics in Lower-Limb Rehabilitation after Stroke. Behavioural Neurology. 2017, 1-13. DOI 10.1155/2017/3731802. Dostupné také z: https://www.hindawi.com/journals/bn/2017/3731802/
ZHOU, Shou-Han et al, 2016. Learning control in robot-assisted rehabilitation of motor skills - a review. Journal of control and Decision. 19-43. DOI 10.1080/23307706.2015.1129295. Dostupné také z: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/23307706.2015.1129295
Seznam doporučené literatury
BECKERLE, Philipp et al, 2017. A human Robot Interaction Perspective on Assistive and Rehabilitation Robotics. Frontiers in Neurorobotics. 11, 1-24. DOI 10.3389/fmech.2017.00003. Dostupné také z: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnbot.2017.00024/full
HAMAYA, Masashi et al, 2017. Learning assistive strategies for exoskeleton robots from user-robot physical interaction. Pattern Recognition Letters. 99, 67-76. DOI 10.1016/j.patrec.2017.04.007. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167865517301198
KOLÁŘ, Pavel a Miloš MÁČEK, 2015. Základy klinické rehabilitace. Praha: Galén. ISBN 978-80-7492-219-0
MARHOUL, Vojtěch, 2018. Využití senzitivních robotů pro účely rehabilitace. Liberec. Diplomová práce. Technická univerzita v Liberci. Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií.
MCCONNELL, Alistair C. et al, 2017. SOPHIA: Soft Orthotic Physiotherapy Hand Interactive Aid. Frontiers in Mechanical Engineering. 3, 1-3. DOI 10.3389/fmech.2017.00003. Dostupné take z: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2017.00003
MOKARAM, Saeid et al, 2017. A ROS-integrated API for the KUKA LBR iiwa collaborative robot. IFAC-PapersOnLine. 50(1), 15859-15864. DOI 10.1016/j.ifacol.2017.08.2331. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2405896317331464
QIAN, Zhiqin a Bi ZHUMING, 2014. Recent development of Rehabilitation Robots. Advances in Mechanical Engineering. 1-11. DOI 10.1155/2014/563062. Dostupné také z: http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1155/2014/563062
RESQUÍN, Francisco et al, 2016. Hybrid robotic systems for upper limb rehabilitation after stroke: A review. Medical Engineering & Physics. 38(11), 1279-1288. DOI 10.1016/j.medengphy.2016.09.001. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1350453316302016
SIMONETTI, Davide et al, 2017. Reprint of "Multimodal adaptive interfaces for 3D robot-mediated upper limb neuro-rehabilitation: An overview of bio-cooperative systems". Robotics and Autonomous System. 90, 86-96. DOI 10.1016/j.robot.2016.1.002. Dostupné také z: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0921889016307035
ZHANG, X., Z. YUE aj. WANG, 2017. Robotics in Lower-Limb Rehabilitation after Stroke. Behavioural Neurology. 2017, 1-13. DOI 10.1155/2017/3731802. Dostupné také z: https://www.hindawi.com/journals/bn/2017/3731802/
ZHOU, Shou-Han et al, 2016. Learning control in robot-assisted rehabilitation of motor skills - a review. Journal of control and Decision. 19-43. DOI 10.1080/23307706.2015.1129295. Dostupné také z: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/23307706.2015.1129295
Přílohy volně vložené
Kompaktní disk
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.