一个由协同驱动的神经机械模型控制的生物脚使得在插座悬挂和骨假肢用户中以不同的速度行走
概括
研究人员为生物四肢开发了一种新的控制框架,使其能够在不依赖电肌图 (EMG) 信号的情况下以适应速度行走. 这种仿生系统为截肢患者提供了一个有前途的替代方案.
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
- 生物力学 生物力学
背景情况:
- 人类的运动包括复杂的步态适应.
- 生物四肢旨在复制自然行走,速度适应至关重要.
- 由于不一致的EMG信号,目前的肌电生物腿面临非AMI截肢的挑战.
研究的目的:
- 开发一个人机界面,以适应速度的仿生步行,而不依赖EMG.
- 使用神经机械模型和合成肌肉激活,为生物脚创建一个控制框架.
主要方法:
- 一个神经机械模型被用来模拟稳定状态运动的肌肉激活.
- 为生物脚开发了一个控制框架,用合成激活代替EMG记录.
- 该控制器在两名使用不同类型假肢的跨腿截肢患者身上进行了测试.
主要成果:
- 肌肉激活峰值和脚部曲扭矩发生在适当的步行周期时间.
- 模型产生的扭矩与完整的肢体的逆动力学密切一致 (RMSE = 0.52 ± 0.3 Nm/Kg).
- 控制系统有效调节了两个受试者在不同步行速度 (0.55-1.1米/秒) 的联合扭矩.
结论:
- 开发的控制系统证明了个性化,仿生生态肢体控制的可行性.
- 这种独立于EMG的框架支持在不同速度和过渡期间行走.
- 这项研究为先进的自适应假肢技术铺平了道路.
