後方支持型下肢外骨格：装着性能の設計実装と実験的検証

科学分野:

• 医用生体工学; リハビリテーションロボット工学; 生体力学

背景:

• 従来の​​下肢外骨格は、しばしば側方支持を使用しており、重心の移動と歩行の非対称性を引き起こします。 これらの制限は、リハビリテーションおよび歩行支援における外骨格の実用的な応用を妨げます。

研究 の 目的:

• 3層トルクインピーダンス制御戦略を用いた新しい後方支持型下肢外骨格の検証。 健常成人における筋活動と歩行対称性に対する外骨格の影響の評価。

主な方法:

• 後方支持型下肢外骨格の設計と実装。 平地歩行および8.5°の上り坂歩行中の外骨格性能の評価。 6人の健常参加者からの表面筋電図および運動学的データの同期収集。

主要な成果:

• 平地で大腿直筋の活動（二乗平均平方根）が20.62%、上り坂で36.38%減少しました。 歩行対称性指数は、平地で8.82%、上り坂で14.37%改善しました。 筋要求の低減と両側歩行対称性の向上が実証されました。

結論:

• 後方支持型外骨格設計と階層的制御の組み合わせは、筋力低下を効果的に低減します。 このシステムは歩行対称性を大幅に改善し、歩行支援デバイスとしての可能性を示唆しています。 このアプローチは、リハビリテーションにおける将来の下肢外骨格開発のための有望な設計パラダイムを提供します。