基于协同效应的膝盖角度估计在楼梯和斜坡上,用于动力越关节假肢
概括
这项研究引入了一种基于协同作用的方法,用于电动膝盖以上假肢,使膝盖在楼梯和斜坡上具有适应性轨迹. 这种方法可以在不同的地形上改善假肢的控制,而无需手动调整.
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
- 康复技术 康复技术 康复技术
背景情况:
- 膝盖以上截肢者在不平坦的地形 (如楼梯和坡道) 上面临着运动挑战.
- 控制动力转腿假肢需要适应性膝盖轨迹,以适应不同用户和环境.
- 基于协同效应的轨迹生成提供了一个有前途的解决方案,利用残余四肢运动.
研究的目的:
- 评估基于协同效应的方法的性能,用于在动力转骨假肢中生成适应性膝盖轨迹.
- 评估在坡道上升/下降和楼梯上升/下降期间方法的有效性.
- 将基于协同效应的方法与最先进的方法进行比较.
主要方法:
- 利用基于协同的轨迹生成方法来为动力转假肢提供动力.
- 采用序列对序列 (Seq2Seq) 模型来估计适应用户的膝盖轨迹.
- 在模拟和/或现实场景中验证了涉及斜坡和楼梯的方法.
主要成果:
- Seq2Seq模型在膝盖角度预测方面实现了较低的根平均平方误差 (RMSE) 值:2.71° (坡道上升),2.38° (坡道下降),2.29° (楼梯上升) 和2.15° (楼梯下降).
- 与其他最先进的方法相比,基于协同效应的方法表现出了优越的性能.
- 对各种地形实现了适应性膝盖轨迹的成功生成.
结论:
- 这种以协同作用为基础的方法在提高膝盖以上假肢在斜坡和楼梯上的功能方面显著有前途.
- 适应性轨迹生成消除了基于地形或用户的假肢参数手动重新校准的需要.
- 这种方法可以为截肢者带来更直观,更自然的假肢控制.
