作为足部位置的补充,模拟策略用于行走时的前面平面稳定性
Michelle J Harter1, Mark S Redfern1, Patrick J Sparto2
1Department of Bioengineering, University of Pittsburgh, 302 Benedum Hall 3700 O'Hara Street , Pittsburgh, PA 15260, USA.
Journal of the Royal Society, Interface
|September 3, 2024
概括
计算机建模显示,侧脚扭矩和干调整是保持步行平衡的关键. 脚推开发挥了较小的作用,建议针对平衡缺陷的人进行有针对性的训练.
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
- 人类运动科学科学 人类运动科学
背景情况:
- 走路需要持续的积极控制来保持稳定,特别是在前面的平面.
- 脚部位置,侧脚扭矩,脚推和干调整是关键的,但相互作用的平衡策略.
- 在人类研究中,解开这些策略的个人贡献是具有挑战性的.
研究的目的:
- 以计算方式建模和量化不同策略对前面平面行走平衡控制的独立贡献.
- 调查取消特定稳定策略对平衡恢复的影响.
- 为平衡障碍的潜在治疗干预提供见解.
主要方法:
- 基于线性反转动态的3D双脚模型的开发.
- 实现模拟人类行走稳定策略的控制器.
- 优化控制参数以匹配在稳定状态和扰动条件下的人类步行生物力学.
- 逐步删除单个稳定策略 (侧脚,干,脚推卸) 以评估它们对平衡恢复的影响.
主要成果:
- 与完整模型相比,移除侧脚和干部策略显著恶化了平衡恢复 (高达20%).
- 删除脚推离策略导致平衡恢复的变化最小.
- 侧脚和干部策略被确定为更关键的前面平面行走稳定性.
结论:
- 侧脚扭矩和干姿势调整对于前面平面行走平衡比脚推开更为重要.
- 侧脚和干部稳定策略的有针对性的训练可能有利于平衡受损的人群.
- 开发的计算模型可以作为未来研究临床人群中行走稳定性的工具.
