像机器人一样行走:当人类模仿人形机器人时,地面反应力是否仍然在某个点附近交叉?
Johanna Vielemeyer1,2, Nora-Sophie Staufenberg3, Lucas Schreff2,4
1Institute of Sport Sciences, Friedrich-Schiller-University Jena, 07737 Jena, Germany.
Royal Society open science
|June 2, 2023
概括
人类像LOLA机器人一样行走并不总是使用虚拟转点 (VPP) 策略. 这表明,特定的步态参数,而不仅仅是速度和姿势,会影响双脚移动中的VPP利用.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 人类的机动运动
背景情况:
- 双脚行走需要保持直立的姿势,这是一个复杂的运动任务.
- 虚拟转点 (VPP) 策略,指向质量中心以上的地面反应力,在人类和动物行走中观察到.
- 人形机器人LOLA不表现出VPP行为,促使人们在类似条件下对人类VPP利用进行调查.
研究的目的:
- 为了确定人类是否在模仿人形机器人LOLA的行走模式时表现出虚拟转点 (VPP) 策略.
- 为了比较人类的LOLA样行走和偏爱直立行走之间的时空参数.
主要方法:
- 十名参与者执行了类似LOLA的行走任务,模仿机器人的速度,姿势和质量分布.
- 对LOLA类和偏好的直立行走条件进行了空间时间参数分析.
- 使用地面反应力数据评估虚拟枢纽点 (VPP) 的存在和一致性.
主要成果:
- 与机器人相比,像LOLA一样行走的人在时空参数上没有显著差异.
- 在所有测试条件中,10名参与者中有8人始终表现出VPP (R2 > 0.90 ± 0.09).
- 两名参与者在LOLA样行走时未能表现出VPP (R2 <0.52),与单一支阶段不平衡的水平地面反应力相关.
结论:
- 人类VPP的利用是不保证的,即使模仿机器人的步行参数.
- 在LOLA类行走过程中,一些人缺少VPP与水平地面反应力的不充分平衡有关.
- 这项研究强调了双脚运动中使用的细微控制策略及其依赖于特定的步态动态.
