以生物机械和神经肌肉控制特征走向类似人类的步行:电缆驱动外骨架的个性化附着点优化方法
Yasheng Chen1, Weiwei Yu1, Abderraouf Benali2
1School of Mechanical Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, China.
Frontiers in aging neuroscience
|February 19, 2024
概括
这项研究优化了老年人的电缆驱动外骨,改善了自然步态和能源效率. 个性化附着点可以提高移动性和康复结果.
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
- 神经科学是一个神经科学.
背景情况:
- 电缆驱动的外骨架有可能帮助老年人实现移动性和康复.
- 关节错位和改变的肌肉协同作用是外骨架辅助运动中的关键挑战.
- 个性化外骨设计对于自然步态和改善生活质量至关重要.
研究的目的:
- 为电缆驱动的软外骨架开发一个特定主题的设计方法.
- 为了优化自然步行,能源效率和可控制的肌肉协调的附着点.
- 为了加强人类外骨的合作,用于老年人康复.
主要方法:
- 分析人类行走实验数据以提取生物力学特征.
- 利用提取的特征来生成自然运动轨迹.
- 采用遗传算法来优化外骨架的附着点,以提高能源效率.
主要成果:
- 开发的人类模型成功地复制了主体运动,包括关节角度,扭矩和肌肉力量.
- 优化的电缆连接点导致了更自然,更有效的人类外骨交互.
- 电缆的输出力有效地模仿了人类肌肉协调模式.
结论:
- 电缆驱动外骨的专用优化显著改善了自然步态和能源效率.
- 这种方法有助于加强老年人的康复和流动性援助.
- 这些发现为更有效和个性化的辅助机器人技术铺平了道路.
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