一个被动的,全腿外骨中的弹刚度概况会在跳跃时影响下肢关节机制
Stephen P Allen1, Alena M Grabowski1,2
1Department of Integrative Physiology, University of Colorado Boulder, Boulder, CO, USA.
Royal Society open science
|March 21, 2024
概括
被动腿外骨可以降低跳跃期间的代谢成本. 弹的刚性特征显著影响关节力学和能量回报,降解弹在肌单位贡献方面提供了最大的减少.
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
- 人与计算机的互动.
背景情况:
- 被动的全腿外骨架可以降低跳跃等跳跃步行的代谢成本.
- 外骨弹刚度概况影响代谢节省和用户适应.
研究的目的:
- 为了研究被动,全腿外骨架的渐变 (DG),线性 (LN) 和渐进性 (PG) 弹刚度配置如何影响跳跃期间的下肢关节机制.
- 为了确定外骨架设计对肌单位 (MTU) 对关节时刻和功率的贡献的影响.
主要方法:
- 静止,双边跳跃在2.4赫兹进行和没有被动,全腿外骨架.
- 外骨具有DG,LN和PG硬度弹.外骨具有DG,LN和PG硬度弹.外骨具有DG,LN和PG硬度弹.外骨具有DG,LN和PG硬度弹.外骨具有DG,LN和PG硬度弹.
- 分析了下肢关节动力学和动力学.
主要成果:
- 被动外骨架降低了MTU对脚和膝关节动力和功率的贡献,在DG弹中观察到的最大减少.
- 外骨的动力臂是减少MTU贡献的关键因素.
- 积极联合功率的相对分布在辅助跳跃和无辅助跳跃之间保持一致.
结论:
- 被动,全腿外骨架有效地降低了MTU功率需求,特别是在脚和膝盖.
- 弹硬度概况是一个关键的设计参数,DG弹显示出优越的代谢益处.
- 未来的外骨设计应该优化弹刚度配置,以提高辅助能力.
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