开发和控制一个机器人助理步行辅助工具,以减少跌倒风险
Marcel Naderer1, Yeongjae Kim2, Tae-Hyoung Kim2
1Department of Medical and Health Technologies, The Entrepreneurial School® (MCI), Innsbruck, Austria.
Frontiers in robotics and AI
|October 31, 2025
概括
这项研究介绍了一个智能机器人步行助理,它使用可穿戴传感器来检测和纠正老年人的平衡丧失. 该系统提供了积极的稳定,大大降低了跌倒风险,并提高了老年人的流动性.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 老年学是指老年学的学科.
- 生物力学 生物力学
背景情况:
- 布对老年人的独立性和生活质量构成重大威胁.
- 传统的步行辅助器缺乏积极的稳定性,这限制了它们在预防跌倒事故方面的有效性.
研究的目的:
- 设计和控制智能机器人助理,为老年用户提供实时平衡支持.
- 通过在姿势不平衡时提供积极的稳定和纠正力来降低跌倒风险.
主要方法:
- 一个可穿戴的惯性测量单元 (IMU) 检测出前和前平面的姿势不平衡.
- 一个带有优化的PID控制器的级联控制架构管理来自线性或旋转执行器的补偿力.
- 系统识别准确地模拟了执行器动态,以实现精确的控制.
主要成果:
- 该系统有效地纠正姿势不平衡,使用户在2.3 ± 0.3秒 (线性) 和2.2 ± 0.2秒 (旋转) 内恢复到稳定的位置.
- 快速的执行器响应时间 (120 ± 10 ms线性,140 ± 15 ms旋转) 确保及时干预.
- 实验验证证了该系统在动态条件下检测和纠正不平衡的有效性.
结论:
- 智能机器人助理在提高老年人的移动性和安全性方面具有显著的潜力.
- 这项技术推进了助力预防跌倒的解决方案,改善了老年人的治疗支持和独立性.
