自然变异性增加了人类行走的代谢成本及其对基于模拟的代谢估计的影响
1Mechanical and Aerospace Engineering, The Ohio State University, 201, W. 19th Ave, Columbus, 43210, Ohio, United States.
bioRxiv : the preprint server for biology
|March 31, 2025
概括
人类行走的步骤到步骤的变化增加了代谢成本. 在模拟中忽视这种变异性,可能会导致在机动过程中对能量消耗的严重误估.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 人类的机动运动
- 代谢成本估计的估计
背景情况:
- 人类的步行表现出自然的步骤到步骤的变化.
- 这种变化可能源于感觉/运动噪声或运动学习.
- 当前的模型可能忽略了这种变异性,可能会影响代谢成本的准确性.
研究的目的:
- 量化代谢估计误差,因为忽视了步伐变化.
- 为了比较变量与平均步伐的代谢成本.
- 通过简化模型研究噪音对代谢成本的影响.
主要方法:
- 利用人类步行数据和肌肉骨模型.
- 多个步骤的代谢成本与单个平均步骤的代谢成本的比较.
- 采用反控制的倒置摆形模型与模拟噪音.
主要成果:
- 平均进步低估了~2.5%的代谢成本.
- 随机步骤估计显示出高达 +/- 15% 的误差.
- 增加的感觉/运动噪声增加了代谢成本及其变化.
结论:
- 脚步对脚步的变化显著影响了步行的代谢成本.
- 准确的代谢成本估计需要考虑步态变化.
- 模拟忽视了可变性可能会导致实质性错误.
