Wearable Exoskeleton: A Review

Year 2019, Volume: 15 Issue: 1, 1 - 11, 09.08.2019

Çağatay Ersin , Mustafa Yaz

Abstract

With the development of technology, considerable steps have been taken in the last few years on wearable technology. As a result of these studies, wearable technology products have become accessible to meet the needs of people in their daily lives. Wearable outer skeleton used as wearable technology products are wearable electromechanical structures that interact with human structures. These structures are used for people with walking disabilities or in older people, assisted structure, rehabilitation in paralyzed people and power increase in healthy people. The fact that the design and control of the exoskeleton robots is very close to the human body's biomechanical functioning and nerve-muscle control will maximize the performance of these wearable exoskeleton robots. Studies on wearable exoskeleton The structure and control of exoskeleton robots are listed and explained in this review. Furthermore, the development of wearable exoskeleton structures is also provided.

Keywords

Wearable Technology, Control, Robot, Servo, Emg Sensor, Microcontroller

References

• Çakır, S., F., Aytekin, A., Tüminçin, F., Nesnelerin İnterneti Ve Giyilebilir Teknolojiler (2018) I. Uluslararası Sosyal Araştırmalar Ve Davranış Bilimleri Sempozyumu, Antalya. Türkiye.
• Viteckova, S. Kutilek,P. Jirina,M., Wearable Lower Limb Robotics: A Review (2013) Biocybernetics And Biomedical Engineering, Prague, Czech Republic.
• Marangoz, M.,Aydın, A.,E., Tüketicilerin Giyilebilir Teknoloji Ürünlerinibenimsemesinde Etkili Olan Faktörler:Akıllı Saatler Üzerine Bir Araştırma(2017) 22. Pazarlama Kongresi Muğla. Türkiye.
• Sağbaş E.A, Ballı, S., Yıldız, T., Giyilebilir Akıllı Cihazlar: Dünü, Bugünü Ve Geleceği, 18. Akademik Bilisim Konferansi, Aydın Menderes Üniversitesi, Aydın, Türkiye.
• Bostancı, E., Medikal Alanda Kullanılan Giyilebilirteknolojiler:Uygulamalar, Karşılaşılan Sorunlar Ve Çözüm Önerileri (2015) Www.Researchgate.Net Erişim Tarihi: 08.11.2018.
• Yetmen, G. (2017). Giyilebilir Teknoloji. Ulakbilge, Www.Ulakbilge.Com 5 (9), S.275-289. Erişim Tarihi: 14.11.2018.
• Giyilebilir Teknolojiler, Uludağ İhracatçı Birlikleri Genel Sekreterliği Ar&Ge Şubesi Mayıs, 2017.
• Özgüner Kılıç, H., Giyilebilir Teknoloji Ürünleri Pazarı Ve Kullanım Alanları (2017) Aksaray Üniversitesi İktisadi Ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi Aksaray, Türkiye.
• Toygar, E., M., Özkurt, A., Kıral1,Z., Çakmakçı, M., Kıral, B.,G., Şenol, Y., Akkan, T., Arman, Y., Olcay, T., Dağhan, N.M., Karagöz, M., İnsan Bacak Hareketleri İçin Prototip Dış İskelet Robotik Sisteminin Mekanik Tasarımı Ve Hareket Verilerinin Yapay Sinir Ağları İle Elde Edilmesi Www.Saujs.Sakarya.Edu.Tr Erişim Tarihi 17.11.2018.
• Önen, Ü İnsan Yürüyüşünü Destekleyici Dış İskelet Tasarımı Ve Kontrolü, Selçuk Üniversitesi Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Haziran-2011 Konya.
• Şahin, Y., Yük Taşıyan İnsan Yürüyüşünü Destekleyici Alt Ekstremite Dış İskelet Geliştirilmesi, Selçuk Üniversitesi, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Kasım 2014 Konya Türkiye.
• Karakoç, M., Giyilebilir Bilişim Sistemlerinin Askeri Uygulamalarının Tsk’da Tek Er Seviyesinde 2023 Yılı İçin Tanımlanması, Gazi Üniversitesi Bilişim Enstitüsü Mayıs 2016 Ankara, Türkiye.
• Kızılhan,H., Başer,Ö., Kılıç,E., Ulusoy, N., Dış İskelet Robot Eklemleri İçin Antagonisttik Ve Öngerilmeli Tip Sertliği Değiştirilebilir Eyleyici Tasarımlarında Güç Gereksinimi Ve Enerji Sarfiyatı Karşılaştırması, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2014 Isparta, Türkiye.
• Demirci, Ş., Giyilebilir Teknolojilerin Sağlık Hizmetlerine Ve Sağlık Hizmet Kullanıcılarına Etkileri, Anemon Muş Alparslan Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 2018.
• Aydan, S., Aydan, M., Sağlık Hizmetlerinde Bireysel Ölçüm Ve Giyilebilir Teknoloji: Olası Katkıları, Güncel Durum Ve Öneriler, Hacettepe Sağlık İdaresi Dergisi, 2016 Ankara, Türkiye.
• Canlıdinç, M., Güleşen,M., Botsalı, F.,M., İşaret Parmağı Hareketini Taklit Eden Eksik Tahrikli Dış İskelet Geliştirilmesi Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 2018 Bilecik Türkiye.
• Kurban, T., Beşdok, E., İnersiyal Algılayıcı Tabanlı Hareket Yakalama , www.researchgate.net Erişim Tarihi;02.12.2018.
• Iqbal, J., Nikos G. Tsagarakis, Darwin G. Caldwell, Design Of A Wearable Direct-Driven Optimized Hand Exoskeleton Device, ACHI 2011 : The Fourth International Conference On Advances İn Computer-Human Interactions.
• Demiray,M., A., Başer*,Ö., Kılıç, E., Alt Uzuv Dış İskelet Robot Eklemlerinde Kararlılık İçin Sönümleme Katsayıları Ve Momentlerinin Hesaplanması, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (2014).
• Chen, C.,Vd., Flexible Design of a Wearable Lower Limb Exoskeleton Robot, International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO) Shenzhen, China, December 2013.
• Başer,Ö., Şekerci, B., Kızılhan,H., Kılıç, E., İnsan Ve Alt Uzuv Dış İskelet Robotun Matlab Sımmechanıcs Ortamında Modellenmesi Ve Etkileşim Kuvvetlerinin Minimize Edilmesi Kontrol Çalışması, Mühendislik Bilimleri Ve Tasarım Dergisi, 2018.
• Şahin, Y., Botsal, F.,M., Kalyoncu, M.,Tınkır, M.,Önen, Ü., Yılmaz, N.,Çakan, A.,Baykan, Ö., K., Sırtında Yük Taşıyan Yayanın Yürüyüşünü Destekleyen Alt Ekstremite Dış İskeletin Kontrolü Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, ˙İzmir, 14-17 Haziran 2015.
• Kızılhan, H., Başer, Ö., Kılıç, E., Ulusoy, N., Dış İskelet Robot Eklemleri İçin Antagonistik Ve İletim Oranı İle Düzenlenen Sertliği Değiştirilebilir Eyleyici Tasarımlarının Güç Gereksinimi Ve Enerji Sarfiyatı Açısından Karşılaştırılması, Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 14-17 Haziran 2015.
• Umetani, Y., Yamada, Y., Morizono, T., Yoshida, T., Aoki., S, "Ski1 Mate", Wearable Exoskelton Robot,İeeexplore.İeee.Org Erişim Tarihi: 04:12:2018.
• Naruse, K., Vd., Development Of Wearable Exoskeleton Power Assist System For Lower Back Support, Proceedings Of The 2003 IEEWRSJ Intl. Conference On Intelligent Robots And Systems Las Vegas, Nevada. 2003.
• Yang,C.Y., Nıu, B.,Chen, Y., Adaptive Neuro-Fuzzy Control Based Development Of A Wearable Exoskeleton Leg For Human Walking Power Augmentation, Proceedings Of The 2005 IEEE/ASME International Conference On Advanced Intelligent Mechatronics Monterey, California, USA, 24-28 July, 2005.
• Low, K. H Xiaopeng,L.,, Haoyong, Y., Development Of NTU Wearable Exoskeleton System For Assistive Technologies, Proceedings Of The IEEE International Conference On Mechatronics & Automation Niagara Falls, Canada • July 2005.
• Kyoungchul, K., Doyoung,J., Design And Control Of An Exoskeleton For The Elderly And Patients, Ieee/Asme Transactıons On Mechatronıcs, Vol. 11, No. 4, August 2006.
• Rocon , E., One The Use Of An Active Wearable, Exoskeleton For Tremor Suppression Via Biomechanical Loading, Proceedings Of The 2006 IEEE International Conference On Robotics And Automation Orlando, Florida - May 2006.
• Heedon, L., Vd., Development Of Human-Robot Interfacing Method For Assistive Wearable Robot Of The Human Upper Extremities, SICE Annual Conference August 20-22 2008 , The University Electro-Communications, Japan.
• Ueda,J.,Vd., Individual Muscle Control Using An Exoskeleton Robot For Muscle Function Testing, IEEE Transactions On Neural Systems and Rehabilitation Engineering, Vol. 18, No. 4, Ağustos 2010.
• Ying Mao, Sunil K. Agrawal Wearable Cable-Driven Upper Arm Exoskeleton - Motion With Transmitted Joint Force And Moment Minimization, IEEE International Conference On Robotics And Automation Anchorage Convention District May 3-8, 2010, Anchorage, Alaska, USA.
• Rahman, M., R., Cartesian Trajectory Tracking Of An Upper Limb Exoskeleton Robot, IEEE 2012.
• Agrawal, S., Vd., Upper Arm Wearable Exoskeleton, United States Patent. 2 April 2013, USA.
• Cempini, M., Vd., Kinematics And Design Of A Portable And Wearable Exoskeleton For Hand Rehabilitation, IEEE International Conference On Rehabilitation Robotics June 24-26, 2013 Seattle, Washington USA.
• Folgheraiter, M., Measuring The Improvement Of The Interaction Comfort Of Awearable Exoskeleton, Int J Soc Robot (2012).
• Tageldeen, M., K., I. Elamvazuthi Perumal, N., Motion Control For A Multiple Input Rehabilitation Wearable Exoskeleton Using Fuzzy Logic And PID, IEEE Advanced Motion Control April 22-24,2016 Auckland New Zealand.
• Cappello, L., Vd., Design And Preliminary Characterization Of A Soft Wearable Exoskeleton For Upper Limb, 6th IEEE RAS/EMBS International Conference On Biomedical Robotics And Biomechatronics (Biorob) June 26-29, 2016. Utown, Singapore.
• Hassan, M., Vd., Wearable Gait Measurement System With An Instrumented Cane For Exoskeleton Control, Sensors 2014.
• Ko,C., Y., Vd., New Wearable Exoskeleton For Gait Rehabilitation Assistance Integrated With Mobility System, Internatıonal Journal Of Precısıon Engıneerıng And Manufacturıng, JULY 2016.
• Dinh, B., K., Cappello, L., Masia, L., Localized Extreme Learning Machine For Online Inverse Dynamic Model Estimation İn Soft Wearable Exoskeleton, 6th IEEE RAS/EMBS International Conference On Biomedical Robotics And Biomechatronics (Biorob) June 26-29, 2016. Utown, Singapore.
• Hsieh, H., C., Chien, L., Lan, C.,C., Mechanical Design Of A Gravity-Balancing Wearable Exoskeleton For The Motion Enhancement Of Human Upper Limb, 2015 IEEE International Conference On Robotics And Automation (ICRA) Washington State Convention Center Seattle, Washington, May 26-30, 2015.
• Kiguchi, K., Esaki, R., Fukuda, T., Development Of A Wearable Exoskeleton For Daily Forearm Motion Assist, Advanced Robotics 2012.
• Kocaoğlu, S., Akdoğan, E., Üst Uzuv Dış İskelet Rehabilitasyon Robotları Exoskeleton Robots For Rehabilitation Of The Upper Limb, Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK'2015, 10-12 Eylül 2015, Denizli.
• Ülkir, O., Tatar, Y., Kaplanoğlu, E., Yürüme Zorluğu Çeken İnsanlar İçin Bir Alt Ekstremite Destek Sisteminin Mekanik Tasarımı Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK'2015, 10-12 Eylül 2015, Denizli.
• Gopura, R., , Kiguchi, K., Bandara, D., Brief Review On Upper Extremity Robotic Exoskeleton Systems, 2011 6th International Conference On Industrial And Information Systems, ICIIS 2011, Aug. 16-19, 2011, Sri Lanka.