开发和验证一个基于传感器的模块化系统,用于下肢外骨架的行走分析和控制

科学领域:

• 可穿戴式机器人 穿戴式机器人
• 生物力学 生物力学
• 控制系统 控制系统

背景情况:

• 尽管硬件进步,但准确的用户生物力学评估和可靠的外骨控制仍然是挑战.
• 传统方法往往是实验室制定的,昂贵的,缺乏现实世界的适用性.
• 现有的系统在适应性控制的实时数据处理方面扎.

研究的目的:

• 开发一个基于传感器的模块化系统,用于增强下肢外骨架的生物力学评估和控制.
• 为传统的实验室评估方法提供一个具有成本效益和开源的替代方案.
• 集成先进的传感器和模糊逻辑,用于实时步行阶段估计和外骨控制.

主要方法:

• 集成惯性测量单元,强度敏感电阻和负载电池到仪表式拐杖和3D打印的内中.
• 使用模糊逻辑算法进行实时数据处理,用于步行阶段估计和外骨控制.
• 验证实验将系统与黄金标准的运动捕捉和力板系统进行比较.

主要成果:

• 该系统可靠地检测高精度的步态阶段.
• 精确测量关键的生物力学参数,包括压力中心和拐杖地面反应力.
• 实时数据处理的可行性证明了适应式外骨控制的实时数据处理.

结论:

• 开发的模块化传感器系统为下肢外骨架研究提供了可靠且具有成本效益的解决方案.
• 开源性质促进了可访问性和可穿戴机器人的进一步创新.
• 该系统通过改进的控制和评估,提高了下肢外骨在现实世界中应用的潜力.