W zależności od ilości danych do przetworzenia generowanie pliku może się wydłużyć.

Jeśli generowanie trwa zbyt długo można ograniczyć dane np. zmniejszając zakres lat.

Artykuł

Pobierz BibTeX

Tytuł

Calibration procedure and biomechanical validation of an universal six degree‑of‑freedom robotic system for hip joint testing

Autorzy

[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik

Dyscyplina naukowa (Ustawa 2.0)

[2.9] Inżynieria mechaniczna

Rok publikacji

2023

Opublikowano w

Journal of Orthopaedic Surgery and Research

Rocznik: 2023 | Tom: vol. 18 | Numer: iss. 1

Typ artykułu

artykuł naukowy

Język publikacji

angielski

Słowa kluczowe
EN
  • Hip joint
  • Six degree‑of‑freedom robot
  • Biomechanics
  • Testing
  • Kinematics
Streszczenie

EN Purpose: Among various test methods for different human joints, the use of robot systems has attracted major interest and inherits the potential to become a gold standard in biomechanical testing in the future. A key issue associated with those robot-based platforms is the accurate definition of parameters, e.g., tool center point (TCP), length of tool or anatomical trajectories of movements. These must be precisely correlated to the physiological parameters of the examined joint and its corresponding bones. Exemplified for the human hip joint, we are creating an accurate calibration procedure for a universal testing platform by using a six degree-of-freedom (6 DOF) robot and optical tracking system for recognition of anatomical movements of the bone samples. Methods: A six degree-of-freedom robot (TX 200, Stäubli) has been installed and configured. The physiological range of motion of the hip joint composed of a femur and a hemipelvis was recorded with an optical 3D movement and deformation analysis system (ARAMIS, GOM GmbH). The recorded measurements were processed by automatic transformation procedure (created in Delphi software) and evaluated in 3D CAD system. Results: The physiological ranges of motion were reproduced for all degrees of freedom with the six degree-of-freedom robot in adequate accuracy. With the establishment of a special calibration procedure by using a combination of different coordinate systems, we were able to achieve a standard deviation of the TCP depending of the axis between 0.3 and 0.9 mm and for the length of tool between + 0.67 and − 0.40 mm (3D CAD processing) resp. + 0.72 mm to − 0.13 mm (Delphi transformation). The accuracy between the manual and robotic movement of the hip shows an average deviation between − 0.36 and + 3.44 mm for the points on the movement trajectories. Conclusion: A six degree-of-freedom robot is appropriate to reproduce the physiological range of motion of the hip joint. The described calibration procedure is universal and can be used for hip joint biomechanical tests allowing to apply clinically relevant forces and investigate testing stability of reconstructive osteosynthesis implant/endoprosthetic fixations, regardless of the length of the femur, size of the femoral head and acetabulum or whether the entire pelvis or only the hemipelvis will be used.

Strony (od-do)

164-1 - 164-15

DOI

10.1186/s13018-023-03601-2

URL

https://josr-online.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13018-023-03601-2

Uwagi

Article Number: 164

Typ licencji

CC BY (uznanie autorstwa)

Tryb otwartego dostępu

otwarte czasopismo

Wersja tekstu w otwartym dostępie

ostateczna wersja opublikowana

Czas udostępnienia publikacji w sposób otwarty

przed opublikowaniem

Punktacja Ministerstwa / czasopismo

70

Impact Factor

2,8

Ta strona używa plików Cookies, w celu zapamiętania uwierzytelnionej sesji użytkownika. Aby dowiedzieć się więcej przeczytaj o plikach Cookies i Polityce Prywatności.