人体工程学双四条连接膝关节外骨架用于楼梯上升辅助

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
• 人与机器人的交互

背景情况:

• 机器人外骨架有助于日常生活活动,但由于动力学不匹配,可能会引起不适.
• 人类和机器人关节之间的错位会造成受伤的风险.

研究的目的:

• 开发一种人体工程学的膝关节外骨架,尽量减少动力学差异.
• 为了提高用户在辅助行驶过程中的舒适性和安全性,特别是楼梯上升.

主要方法:

• 使用不对称的机制和液压人工肌肉设计了一种双重四条连接膝关节外骨架.
• 优化了链接参数与遗传算法,以减少人类外骨关节错位.
• 在健康的受试者中,在上楼梯时评估负载减轻和肌肉活动减少.

主要成果:

• 外骨架显著减少了不必要的负载,从14.15 N/18.32 N降至1.88 N/1.07 N.
• 在爬楼梯时,肌肉活动 (表面电肌图) 减少了55.94%.
• 不对称的设计有效地适应了膝盖的旋转,最大限度地减少了错位.

结论:

• 双重四条链接外骨有效减少关节错位和相关的不适.
• 该设备显著降低了爬楼梯所需的体力,改善了用户体验.
• 这项技术有望提高移动性辅助,降低外骨使用者的受伤风险.