一种简化方法,用于单侧膝关节外骨架的自动姿势控制

科学领域:

• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 生物力学 生物力学
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 实用的下肢外骨需要安全有效的控制系统.
• 简化传感器集对于减少复杂性而不会牺牲性能至关重要.
• 现有的控制策略通常需要广泛的传感器集成.

研究的目的:

• 使用有限的传感器数据开发和评估单边膝关节外骨架的姿势控制算法.
• 确保安全和有效性通过自动关节锁定在走路的立场阶段.
• 为了验证算法的性能跨不同的步行速度和用户变化.

主要方法:

• 一个新的立场控制算法,仅使用电机电流数据和惯性测量单元 (IMU) 动力信息.
• 在单侧膝关节外骨架上实施,由有限状态机器控制,用于自动关节锁定.
• 实时评估6名健康受试者在0.60,0.80和1.00米/秒的仪器化跑步机上进行实时评估.

主要成果:

• 该算法在所有受试者中展示了准确的状态过渡,没有错误的阳性或阴性.
• 在脚跟撞击之前成功自动关节锁定,平均相位误差为4.81% ± 2.70%.
• 在终端位置阶段,在脚脱之前及时解锁,平均阶段误差为5.28% ± 2.52%.

结论:

• 开发的姿势控制算法对健康个体的单侧膝关节外骨架有效且可靠.
• 简化的传感器方法提高了下肢外骨架在现实应用中的实用性.
• 初步结果支持对更大群体进行进一步调查,包括移动障碍者.