个性化三维步行模式生成器用于下肢康复机器人

科学领域:

• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 生物力学 生物力学
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 目前的步态发电机模型主要是为外骨设计的,这限制了它们在终端效应机器人康复设备中的应用.
• 终端效应器机器人需要控制主体关节的方向和3D位置,现有模型不容易适应这一点.

研究的目的:

• 提出一种新的,个性化的3D步态模式生成器,专门用于终端效应器步态康复机器人.
• 为了实现与人类类似的步行轨迹在控制3D关节位置的机器人康复设备中.

主要方法:

• 利用多变量回归模型来预测整个步行周期的关节角轨迹 (骨盆,部,脚).
• 使用逆动力学重建3D关节位置,应用于基于反向摆形类比的人类模型.
• 统计评估了发电机的性能与42名参与者在8种不同的步行速度的步行数据相比.

主要成果:

• 拟议的发电机准确地预测了关节轨迹,在所有关节和笛卡尔轴上实现了25.73毫米的平均根平均平方误差.
• 在步行速度在3.3至5.4公里/小时之间观察到最佳性能.
• 该模型与测量的人类步态模式有很强的匹配.

结论:

• 开发的3D步态模式生成器是适合于终端效应器步态机器人康复设备的解决方案.
• 发电机能够准确预测和重建类似人类的3D步行轨迹的能力,提高了个性化康复的潜力.
• 这种方法提升了机器人系统在提供有效步行康复方面的能力.