Simulacin Cinemtica de un Exoesqueleto de Brazo

D. Tibaduiza, N. Chio, J.M. Grosso y M. Anaya

ResumenUna de las mayores limitantes de los seres humanos para realizar tareas fsicas es la fuerza de los msculos, que puede disminuir considerablemente como resultado de un dao neuromuscular, de una atrofia muscular o por una distrofia muscular en personas discapacitadas En procura de dar solucin a este tipo de problemas la medicina ha generado tcnicas de rehabilitacin que permiten a los pacientes una mejora progresiva que en una buena cantidad de pacientes resulta efectiva. Automatizar este proceso permitira a los profesionales en el rea de rehabilitacin tener una ayuda adicional para dar soporte, actuacin y registro de la mejora del paciente, es de esta manera como las ortesis activas o exoesqueletos han brindado un nuevo campo que permite aplicar tcnicas de automatizcin y robtica para generar soluciones en este campo. El presente artculo tiene como objeto mostrar un avance de un proyecto que vienen desarrollando los autores en el rea de exoesqueletos. Propiamente este diseo esta pensado para el desarrollo de un exoesqueleto de brazo y el avance ac presentado corresponde a la simulacin cinemtica. Palabras clave autonoma fsica, exoesqueleto, miembro superior, rehabilitacin, sistemas robticos.

I. INTRODUCCIN

E

l concepto de prtesis activas es un concepto que

actualmente se acua a nivel mundial para los trabajos con exoesqueletos, los cuales involucran temas claves de automatizacin y robtica para diferentes fines como podr observarse posteriormente en el marco terico. Los exoesqueletos consisten en un mecanismo estructural externo acoplado a la persona y cuyas junturas y eslabones corresponden a las de la parte del cuerpo humano que emula. La principal caracterstica de estas interfaces hombre-mquina, es que el contacto entre el usuario y el exoesqueleto permite transferir potencia mecnica y seales de informacin. En este artculo se muestra un avance del proyecto de investigacin ttulado diseo y construccin de un exoesqueleto mecatrnico para miembro superior financiado por la Universidad Autnoma de Bucaramanga. Este avance corresponde al modelado cinemtico del brazo humano basado en los parmetros biomecnicos de una persona de 174 cm de altura y cuya masa es de 64 Kg, aunque como se dar a entender a lo largo del artculo su posterior diseo puede extenderse a cualquier persona.

II. MARCO TERICOManuscrito recibido el 31 de Julio de 2009. D. Tibaduiza est con el Grupo de Investigacin en Control en Control y Mecatrnica de la Universidad Autnoma de Bucaramanga, Colombia. (e-mail: dtibaduiza@unab.edu.co). N. Chio est con el Grupo de Investigacin en Control en Control y Mecatrnica de la Universidad Autnoma de Bucaramanga Colombia. (e-mail: nchio@unab.edu.co). J. M. Grosso Joven Investigador Colciencias y est con el Grupo de Investigacin en Control y Mecatrnica de la Universidad Autnoma de Bucaramanga, Colombia. (e-mail: jmgrosso@ieee.org). M. Anaya, investigadora. Universidad Autnoma de Bucaramanga. (e-mail:manaya@unab.edu.co)

El diseo del exoesqueleto propuesto en este trabajo se ha dividido en dos componentes fundamentales; por un lado el desarrollo mecnico, conformado por un anlisis biomecnico de la marcha y de la antropometra humana, y por el diseo del mecanismo de actuacin; por otro lado el sistema de control, compuesto por el sistema de adquisicin y procesamiento de seales, y por los algoritmos y software de mando y monitoreo. A continuacin se aclaran algunos conceptos sobre los temas tratados a lo largo del artculo con el fin de dar una mejor comprensin a lo expuesto.

A. Ortesis y Exoesqueletos El otro enfoque que actualmente se desarrolla para minimizar las limitaciones motrices es el uso de ortesis, definidas por la Organizacin Internacional de Estndares como un aparato usado para modificar las caractersticas funcionales o estructurales del sistema neuronalmuscular-esqueltico, o segn el diccionario mdico, Dorlands Illustrated Medical Dictionary, como un dispositivo o aparato utilizado para soportar, alinear, prevenir, corregir deformidades o mejorar el movimiento de alguna parte del cuerpo. En otras palabras, se podra decir que una ortesis es la combinacin e integracin, entre las partes del cuerpo y una pieza de ingeniera, donde el resultado de esa integracin es una unidad que obedece las leyes de la fsica y logra efectos o beneficios biomecnicos. Las ortesis se pueden clasificar de modo general en dos grupos segn su principio de funcionamiento, pudiendo ser: pasivas o activas. Ortesis Pasivas El concepto de ortesis pasiva de marcha se refiere al tipo de aparatos cuyo diseo contempla, nicamente partes mecnicas. La mayora de los diseos existentes no permiten el movimiento en ninguna de las articulaciones del cuerpo y es necesario el uso de muletas o andaderas, pero actualmente se desarrollan sistemas en los que se logra brindar movilidad en las articulaciones sin utilizar ningn tipo de actuador, simplemente aprovechando aspectos fsicos como la gravedad, el balanceo y elementos pasivos acumuladores de energa y transmisores de movimiento como resortes y cables. La ortesis pasiva de mayor uso es la denominada ortesis de marcha reciprocante (RGO, por sus siglas en ingls), que aprovecha la extensin de la cadera derecha, para inducir la abduccin de la cadera izquierda y viceversa Ortesis activas Las ortesis activas se han convertido hoy en da en una aplicacin particular de los exoesqueletos, que consisten en un mecanismo estructural externo acoplado a la persona y cuyas junturas y eslabones corresponden a las de la parte del cuerpo humano que emula. El contacto entre el usuario y el exoesqueleto permite transferir potencia mecnica y seales de informacin. A diferencia de las ortesis pasivas, estos dispositivos son sistemas mecatrnicos que utilizan actuadores para proveer la fuerza y la movilidad de las articulaciones. Generalmente son controlados por una unidad central de procesamiento a la que se conectan sensores y actuadores. III. ESTADO DEL ARTE Los sistemas de exoesqueleto para operadores humanos ofrecen un amplio rango de aplicaciones, por ejemplo en pacientes con problemas fsicos estos dispositivos

permiten asistir las terapias de rehabilitacin guiando los movimientos de las trayectorias correctas para ayudar al paciente a reaprender los patrones de motricidad y dar fuerza de soporte para realizar los movimientos, recibiendo en este caso particular el nombre de ortesis activa. Por otro lado, en ambientes industriales y militares los exoesqueletos se perfilan como un amplificador de potencia permitiendo al usuario soportar a travs de la estructura mecnica grandes cargas por tiempos largos, evitando as lesiones y accidentes debido a sobreesfuerzos del trabajo fsico. An ms, dependiendo del tamao, el peso y la ergonoma del dispositivo, los exoesqueletos pueden llegar a resultar beneficiosos en la vida cotidiana, especialmente para personas de la tercera edad. Los exoesqueletos tambin ofrecen una forma nica de retroalimentar seales de fuerza al cuerpo humano, as que se pueden usar como interfaces sensoriales para teleoperacin industrial, videojuegos y entretenimiento, o en monitoreo y entrenamiento, entre otras aplicaciones. De este modo, siendo las aplicaciones de los exoesqueletos tan numerosas, muchos grupos de investigacin han mostrado inters en este tpico, y especialmente en estos ltimos aos han surgido proyectos y publicaciones muy interesantes en el tema, lideradas principalmente por centros universitarios de investigacin y por instituciones mdicas y militares de algunos pases. Segn los reportes en el rea de exoesqueletos activos, los pioneros son proyectos de Japn, Estados Unidos, Canad, y algunos pases europeos como Suiza, Italia, Francia y Alemania [13]. Bsicamente, la documentacin existente de investigaciones y proyectos realizados en esta temtica se puede dividir en dos grupos segn la aplicacin final del exoesqueleto. Por un lado se encuentran los exoesqueletos como amplificadores de potencia, que es el principal enfoque de desarrollo concebido desde la ciencia ficcin con su idea del sper soldado; y por otro lado se encuentran los exoesqueletos como tecnologas de asistencia para individuos con problemas de movilidad, que surgieron por el desarrollo de las ya mencionadas ortesis activas para los centros de rehabilitacin. Esta ltima aplicacin est apenas en desarrollo y no existe an un dispositivo accesible a la mayora que asista a los discapacitados en su vida cotidiana fuera de los centros teraputicos. Se espera que con el avance de la tecnologa, con la miniaturizacin de los mecanismos y con el creciente desarrollo de grupos en bioingeniera, se pueda lograr pronto este objetivo con un producto ergonmico. La idea del exoesqueleto no es algo novedoso, y con el paso de la historia se han realizado numerosos diseos y prototipos, de los cuales se ilustran en la siguiente figura algunos para extremidades superiores.

Figura 1. Exoesqueletos de miembro superior[7]. Una tendencia actual en el desarrollo de exoesqueletos se refleja en el trabajo con robots paralelos [8]. Como ejemplos de esta nueva tendencia, se pueden encontrar diversos sistemas, tales como ortesis, exoesqueletos, asistentes mecanicos, utilizados en la asistencia y rehabilitacion tanto en miembros superiores como en miembros inferiores, basados en la cinematica y dinamica de la robotica de paralelos. En recientes publicaciones se evaluaron diferentes configuraciones de plataformas paralelas esfericas, con el fin de observar sus respectivos espacios de trabajo. Luego, fueron comparadas con los espacios de trabajos de las articulaciones reales [ 7]. La Figura 2 muestra ejemplo de asistentes mecanicos basados en la robotica de paralelos.

superior y otros para miembro inferior, sealados en lneas de investigacin de la Universidad Militar Nueva Granada, de la Escuela de Ingeniera de Antioqua, la Universidad Manuela Beltrn, pero sin material descriptivo de los proyectos. Esto no implica que no haya otros grupos dedicados al tema, que por cuestiones de propiedad intelectual, no han publicado o se encuentran en etapa de desarrollo. Particularmente a nivel local algunos de los autores de este artculo han desarrollado un proyecto de pregrado [14] en el desarrollo de un exoesqueleto de pierna el cual ya se culmin y en estos momentos cuenta con financiacin de Colciencias para su continuidad[15]. IV. MODELADO BIOMECNICO De acuerdo con Hanavan[1][2], es posible modelar el cuerpo humano como una serie de segmentos acoplados. Cada segmento se define con su masa, centro de masa y momentos de inercia de cada segmento involucrado. Este modelo se encuentra formado por 15 slidos geomtricos simples. Cada uno de los cuales representa una parte del cuerpo. Estos segmentos son: Cabeza (1), torso superior (2), torso inferior (3), mano derecha (4), mano izquierda (5), brazo derecho (6), brazo izquierdo (7), antebrazo derecho (8), antebrazo izquierdo (9), parte superior pierna derecha (10), parte superior pierna izquierda (11), parte inferior pierna derecha (12), parte inferior pierna izquierda (13), pie derecho (14), pie izquierdo (15). Su distribucin se puede apreciar en la figura 4 y tal como se puede apreciar es posible mediante estos parmetros construir un modelo virtual de una persona, lo que permite hacer un anlisis un poco ms aproximado en donde se pueden detallar por ejemplo volmenes de trabajo de cada articulacin, as como la interaccin de cada una de ellas. En la tabla I se presenta el clculo de los parmetros del modelo para una persona de 64 Kg de peso y 172 cm de altura. Como puede observarse los errores manejados van desde 0.05% hasta 111,96%. Esto se debe a posibles errores de medicin as como a que el modelo parametrizado de Hanavan no fue sintonizado con parmetros de personas de nuestra regin, por lo cual es una aproximacin.

Figura 2. Exoesqueletos basados paralelos. [8]

en

mecanismos

Especficamente en [8] se muestra el trabajo desarrollado en prtesis basadas en robots paralelos bajo el auspicio de la agencia de cooperacin internacional de Espaa. Producto de este trabajo se realiz un curso de robtica aplicada a la bioingeniera realizado en la ciudad de Bogota el ao 2008 al cual asisti el investigador principal del proyecto y que brindo la motivacin para el desarrollo de este trabajo. Ahora bien, a nivel latinoamericano es muy poca la documentacin que se encuentra respecto al diseo y desarrollo de exoesqueletos orientados como ortesis activas, ya que la mayora de los trabajos realizados se enfocan en la electro estimulacin y en el desarrollo de prtesis y rtesis pasivas. Slo se observan algunos ttulos de algunas tesis de grado y proyectos de investigacin en grupos de ingeniera mecatrnica, de ingeniera biomdica y de control, de algunas universidades e institutos, en especial en Brasil, Colombia, Cuba y Argentina. Especficamente a nivel nacional se encuentran referencias de ttulos sobre exoesqueletos para rehabilitacin, algunos para miembro

1 2

Tabla 1. Parmetros tericos del modelo de Hanavan para una persona de 64 Kg y 172 cm de altura.

6 7 8

3Rc rc Alto Ancho Prof Alto Ancho Prof Alto Ancho Prof Alto Ancho Prof Rc Alto Ancho Prof Alto Ancho Prof Alto Ancho Prof

CABEZA TRONCO SUPERIOR

4

5

TRONCO INFERIOR BRAZO

10 12 14

11

ANTEBRAZO

13 15

MANO MUSLO

PIERNA

PIE

Figura 3. Modelo matemtico de Hanavan .Aunque la formulacin de Hanavan no es la nica que existe para el modelado biomecnico si es posible afirmar que es una de las mas usadas. Otra opcin de modelado es trabajar con la formulacin de Winter [16] donde se expresan las longitudes y masas de los cuerpos en funcin de la altura y el peso total de la persona.

MODELO PARAMETRIZADO MODELO DE HANAVAN PERSONAL 13,2956 8,066 27,0212 25,3551 15,9737 29,4808 22,3125 16,2881 29,842 4,5645 3,9013 27,0384 3,9013 2,4578 3,9571 41,28 8,8475 5,7452 43 5,7452 3,5045 25,8 2,58 1,651

10,18 9,23 20 33 18 30 27 16 28 5,88 3,98 24,5 3,899 2,31 3,82 48 8,59 6,45 41 5,73 3,66 25 4,29 3,5

ERROR 30,6051081 14,4309447 25,9840422 30,1513305 12,6852263 1,76114624 21,0084034 1,76877598 6,17250855 28,8202432 2,01727629 9,38812948 0,05895471 6,01350802 3,46465846 16,2790698 2,91042667 12,2676321 4,65116279 0,26456868 4,43715223 3,10077519 66,2790698 111,967054

V.

MODELO CINEMTICO DEL MIEMBRO SUPERIOR

En robtica existen dos opciones a la hora de mover un robot. Estas opciones normalmente son conocidas como modelo cinemtico del manipulador. La primera de ellas conocida como modelo cinemtico directo, hace referencia a obtener las coordenadas del efector final cuando se conocen las coordenadas de cada uno de las articulaciones sin importar si estas son prismaticas o rotacionales. El segundo caso ocurre cuando se conoce el punto y la orientacin en el espacio a la que se quiere hacer llegar el efector final pero se desconoce las coordenadas de cada articulacin y como tal se requiere calcularlas para hacer llegar el robot a esta posicin. En las figuras 5 y 6 se puede apreciar la representacin del modelo de Hanavan para unas determinadas posiciones. Para el clculo cinemtico se aprovecha unas herramientas matemticas bastante conocidas en el mundo de la robotica industrial como lo son las matrices homogeneas quienes representan la posicin y orientacin de un elemento en el espacio.

Figura 4. Representacin mediante la formulacin de Winter.

Especficamente en cinemtica se usa adems herramientas como los screws y los parmetros de denavit-hartenberg para tener un conocimiento fsico del robot y de sus movimientos.En la figura 7 se muestra una imagen de la descripcin de los movimientos del brazo humano considerndose siete grados de libertad.

20 0 10 Z 10 30 40 0 0 10 20 Y 80 70 50 60 X 20

Figura 7. Brazo humano considerado con siete grados de libertad [7] Para este modelo se obtienen siete Screws, 3 de ellos en el hombro, dos en el codo y dos en la mueca. Ver figura 7 y Tabla 2. Tabla 2. Screws del brazo humano[7].Ejes screw Sox Soy Soz Parmetros Sx Sy Sz Movimiento

i

*t

S1

0

0

0

1

0

0

1

0

Flexo-extensin del hombro

S2

0

0

0

0

1

0

Figura 5. Movimiento de abduccinS3 0 0 0 0 0 1

2 3

0

Rotacin hombrp

del

0

Add-abduccin del hombro

S415 10 Z 5 0 0 10 20 30 40 Y 50 30 20 X 10 0

0

0

0

1

0

0

4

0

Pronacin supinacin

y

S5

a1

0

0

0

0

1

567

0

Flexo extensin del codo

S6

a1+a2

0

0

0

1

0

0

Add-abduccin de la mueca

Figura 6. Rotacin de 90 en el codo

S7

a1+a2

0

0

0

0

1

0

Flexo-extensin de la mueca

VI. SIMULACIONES CINEMTICAS DE ROBOTS PARALELOS Teniendo en cuenta la opcin de trabajar con robots paralelos, se procedi primero a verificar la validez del trabajo al probar diferentes plataformas paralelas. La idea es verificar posibles singularidades que puedan no ser provechosas para el modelo a plantear. Se realiz la generacin de la geometra de tres plataformas. Para todas se definieron los siguientes parmetros: r_mov=3; r_base=4; dist=5. En el caso de la plataforma Agile Eye no es necesario definir la distancia dado que sus articulaciones son adyacentes. Para cada una se obtuvo las medidas de ci y GCI para determinar cuales de estas presentan singularidades que puedan no ser de utilidad para el diseo. Plataforma Di Gregorio Cada una de las graficas as como sus ndices locales para cada punto se muestran a continuacin: El valor de ci para la figura 8 es de 0.6611

6 4 Z 2 0 5 5 0 0 -5 Y -5 X

Figura 10. Simulacin de la Plataforma DiGregorio Como puede corroborarse con los CI obtenidos el caso de la figura 8 se encuentra mas alejado de una singularidad. El GCI= 0.3832 para esta plataforma.

6 4 Z 2 0 5 5 0 0 -5 Y -5 X

Plataforma de CHEN Para la figuraa 11 se tiene que ci= 0.2549, para la figura 12 es de 0.2549 y para la figura 13 es de 0.2549

6

Figura 8. Simulacin de la Plataforma DiGregorioZ

4 2 0 5 5 0 0 -5 Y

El valor de ci obtenido para la figura 9 es de

0.3133

6 4 Z 2 0 5 5 0 0 -5 Y -5 X

-5 X

Figura 11. Simulacin de la Plataforma Chen

Figura 9. Simulacin de la Plataforma DiGregorio El valor de ci de la figura 10 es de 0.2658

Figura 14. Simulacin de la Plataforma Agile-Eye

68

4 Z 2 0 5 5 0 0 -5 Y -5 X0 4 2 0 0 -2 2 -2 -4 -4 X 4 2 Z 4 6

Figura 12. Simulacin de la plataforma Chen

Y

Figura 15. Simulacin de la Plataforma Agile-Eye

6 4 Z 2 0 5 5 0 0 -5 Y -5 X

8

6

Z

4

2

0 4 2 0 -2 0 -2 -4 -4 X 2 4

Figura 13. Simulacin de la Plataforma Chen En esta plataforma todos los CI son iguales. En este caso todos estan igual de alejados de una singularidad. GCI= 0.1902 Plataforma de Agile Eye Al igual que para las anteriores dos plataformas se realiz la simulacin en diferentes posiciones y se obtuvieron los siguientes resultados: Para la figura 14 ci=0.3820, para la 15 ci=0.3820 y para la figura 16 ci=0.3820.

Y

Figura 16. Simulacin de la Plataforma Agile-Eye En esta plataforma todos los CI son iguales. En este caso todos estn igual de alejados de una singularidad, pero a diferencia de la plataforma anterior estos se obtiene un valor de CI mayor. El GCI para esta plataforma es de 0.3043. Comparando los tres GCI de las diferentes plataformas se puede concluir que la ms estable es la plataforma Di Gregorio con un valor de 0.3832, luego se encuentra la plataforma Agile Eye con un valor de 0.3043 y por ltimo est la plataforma de Chen. VII. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen especialmente a los organizadores del curso de robtica aplicada a la bioingeniera quienes mediante el curso dictado en la ciudad de Bogota en el ao 2008 dieron las herramientas bsicas para dar inicio a este trabajo que se encuentra en desarrollo. VIII. CONCLUSIONES

8

6

Z

4

2

0 4 2 0 0 -2 Y -4 -4 -2 X 2 4

Es posible modelar a una persona con sus parmetros biomecnicos. Esto permite obtener representaciones que se pueden visualizar en entornos de realidad virtual.

La cinemtica del brazo humano, incluye una definicin del nmero de grados de libertad, es por tanto un parmetro importante conocer cuales son los posibles movimientos del brazo con el fin de realizar una simulacin y un diseo mas acertado. Desde el punto de vista de la conceptualizacin en robtica, se mostr el modelo por screws de una estructura exoesqueletica robtica. Estos parmetros permitirn dimensionar un diseo de exoesqueleto apropiado para la propuesta. De acuerdo con las simulaciones de las plataformas paralelas, se concluy que la mejor opcin de implementacin es la plataforma Di Gregorio dada su estabilidad, lo que permite garantizar menos puntos de singularidad que no seran favorables para la aplicacin a implementar. El beneficio de esta propuesta es aprovechar los resultados mdicos que aseguran que las terapias con repeticin de movimientos permiten establecer ms rpidamente las conexiones entre las neuronas que se encuentran afectadas. Este sistema permite automatizar y optimizar las terapias del brazo humano hacindolas ms intensivas, y desplazara el papel del terapeuta hacia uno donde la principal tarea sea el correcto diagnstico y anlisis de la patologa. Es necesario incluir en la etapa de diseo a un profesional de la medicina para que plantee los parmetros importantes a tener en cuenta de acuerdo al funcionamiento correcto de las partes del cuerpo y de las patologas de la marcha, que pueden afectar la concepcin de la estructura.

[13] GUIZZO, Erico y GOLDSTEIN, Harry The rise of the Body Bots. IEEE Spectrum, 2005. [14] J. Grosso y D. Tibaduiza. Diseo y validacin de un exoesqueleto maestro-esclavo para rehabilitacin de piernas. Proyecto de grado. Ingeniera mecatrnica. Universidad Autonoma de Bucaramanga. Ao 2008. [15] J. Grosso y D. Tibaduiza. Exoesqueleto robtico para rehabilitacin de pierna. Proyecto financiado por Colciencias modalidad Joven Investigador. Ingeniera mecatrnica. Universidad Autonoma de Bucaramanga. Ao 2008. [16] D. Winter. Biomechanics and motor control of human movement. Toronto : John Wiley & Sons, 1979.

REFERENCIAS[1] E.P.Hanavan, Mathematical Model of the Human Body, (AMRLTR-64-102), Wright-patterson Air Force Base. Ohio. 1964. [2] Curso de Robtica aplicada a la bioingeniera. Proyecto ARROPAR. Bogota 2008. [3] D. Tibaduiza y J. Grosso. Diseo y validacin de un exoesqueleto maestro-esclavo para rehabilitacin de piernas. IV IEEE Colombian Workshop on Robotics and Automation. Cali-Colombia. 2008. [4] D. Tibaduiza y J. Grosso. Diseo y validacin de un exoesqueleto maestro-esclavo para rehabilitacin de piernas. VI Congreso Internacional de Investigaciones en Ingeniera Elstica y Electrnica. Aguascalientes-Mexico. 2008. [5] D. Winter. Biomechanics and motor control of human movement.Toronto : John Wiley & Sons, 1979. [6] Robtica, Manipuladores y robots mviles. Anibal Ollero Baturone. Alfaomega, Marcombo, 2001 [7] Curso de Robtica aplicada a la bioingeniera. Prctica de Biomecnica- Proyecto ARROPAR. Bogota 2008 [8] Curso de Robtica aplicada a la bioingeniera. Anatoma del Miembro Superior- Proyecto ARROPAR. Bogota 2008 [9] D. Villanueva, R. Muoz, P. Hernndez. Tcnicas de asistencia para la recuperacin de la locomocin funcional despus de una lesin de mdula espinal. 2001. pgs. 89-100. Vol. XXII. [10] M. Vukobratovic, V. Ciric, D. Hristic. Contribution to the study of active exoskeletons.Proceedings of the 5th International Federation of Automatic Control Congress. Paris, 1972. [11] Kawamoto H., Sankai Y. Confortable power assist control method for walking aid by HAL-3. Systems, Man and Cybernetics, 2002 IEEE International Conference on , vol.4, no., pp. 6 pp. vol.4-, 6-9 Oct. 2002. [12] He, H.; Kiguchi, K., "A Study on EMG-Based Control of Exoskeleton Robots for Human Lower-limb Motion Assist," Information Technology Applications in Biomedicine, 2007. ITAB 2007. 6th International Special Topic Conference on , vol., no., pp.292-295, 8-11 Nov. 2007