一个多功能膝关节外骨架减轻四头肌疲劳在举起,降低,并携带任务

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
• 人与计算机的交互

背景情况:

• 在重复提升,降低和携带 (LLC) 过程中四肢筋疲劳会影响工人的表现,姿势,并增加腰部受伤的风险.
• 现有的机器人外骨往往缺乏多功能或可定制的控制器,以应对各种任务中的关键肌肉疲劳.

研究的目的:

• 介绍一款新型适应任务的膝关节外骨架控制器,旨在在多重苛刻任务中提供多功能辅助.
• 为了实现虚拟弹,阻尼器和重力/惯性补偿的自动调制,以增强用户支持.
• 优化控制器的仿生辅助和特定应用程序的调整,重点是四头肌疲劳缓解.

主要方法:

• 开发一个可适应任务的膝关节外骨控制器,具有可预测的,有界的组件和可解释的参数.
• 在可逆向驱动的膝关节外骨架上部署控制器,用于测试坐,平行和坡道/楼梯上升/下降任务.
• 在没有特定校准的情况下,对10名人类参与者的四头四肢努力,表现,姿势和用户感知的系统影响的评估.

主要成果:

• 外骨架在各种多地形LLC任务中显著降低了四头骨的努力,不包括水平行走.
• 在缓解疲劳引起的时间表现和姿势在重复的升降降低过程中的缺陷方面取得了显著的改善.
• 促进了无的任务转换,并在多地形电路上获得高效率的疲劳后评级.

结论:

• 多功能控制框架有效地准关键肌肉,特别是减轻四头肌疲劳及其负面后果.
• 这种自适应式外骨架技术为提高劳动者在体力苛刻的工作中的安全性和绩效提供了有前途的解决方案.
• 控制器的设计允许数据驱动的优化和特定应用程序的调整,为更广泛的外骨架采用铺平了道路.