关节膝关节运动滞后协调映射使动力膝关节假肢的速度适应性行走成为可能

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 生物力学 生物力学

背景情况:

• 传统的有限状态机器 (FSM) 对动力假肢的阻抗控制需要大量的参数调整,并且容易出现步态相误识.
• 这种复杂性阻碍了无适应不同的步行速度和步态动态.

研究的目的:

• 为动力假肢膝盖提供一种新的,连续的,适应速度的控制策略.
• 证明关节膝关节运动滞后协调映射 (MLCM) 作为简化替代FSM控制的有效性.

主要方法:

• 开发了一种关节膝关节运动滞后协调映射 (MLCM),使用二次多项式生成假膝盖步态.
• 分析了运动滞后和多项式系数与步行速度和步行周期的线性演变.
• 通过实验性试验验证了MLCM控制器与非残疾人和转肢截肢者的实验试验.

主要成果:

• MLCM有效地减少部补偿行为,并产生仿生膝盖动力学.
• 控制器可以改善姿势阶段时间,步伐长度以及跨越不同步行速度的部膝关节协调.
• MLCM显著减少了控制参数的数量,从17个减少到7个,并消除了在步态阶段过渡期间的误识.

结论:

• 膝运动滞后协调映射 (MLCM) 为动力假肢提供了一种简化,连续和速度适应的控制解决方案.
• 与FSM阻抗控制相比,MLCM提高了步态性能和协调,同时降低了控制复杂性.
• 控制参数和步行速度之间的线性关系促进了实时部署和个性化.