一个没有动力的膝盖外骨架用于行走辅助和能量捕获

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 可穿戴式机器人 穿戴式机器人
• 人与机器的互动 人与机器的互动

背景情况:

• 减少人类运动中的能源消耗对于日常活动和辅助设备设计至关重要.
• 在外部阻抗相互作用期间了解膝关节关节生物力学是开发有效辅助设备的关键.
• 人机合需要运动的一致性和协调,以获得最佳性能.

研究的目的:

• 为膝关节提出和验证一个无动力外骨架辅助装置.
• 在没有外部电源的情况下,在人类日常运动期间减少能源消耗.
• 为了增强膝盖功能和提高生物机械效率.

主要方法:

• 基于体育生物力学原理的无动力膝关节外骨的开发.
• 步行实验和分布式脚部压力测试比较三个模式:没有外骨,外骨开启,外骨关闭.
• 分析膝盖运动范围,肌肉活动 (大腿直肠,大腿侧肠,大腿单肠) 和脚部压力中心运动.

主要成果:

• 该设备显著增加了膝盖运动范围的3.72% (p < 0.001).
• 在早期摇摆阶段,膝关节曲肌肉 (大腿直骨,大腿侧骨,大腿单骨) 的活动减少.
• 脚部压力中心运动长度减少6.57% (p = 0.027),这是一个新发现.

结论:

• 没有动力的膝关节外骨架有效地增强膝关节功能,并降低运动期间的代谢成本.
• 这项技术展示了开发先进可穿戴辅助设备的潜力.
• 这些发现为未来对外骨架辅助运动和能源减耗的研究提供了基础.