在高速行走过程中,对个性化脚外骨架辅助的生物机械效应进行了优化和步态适应性控制的比较

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 人与机器的互动 人与机器的互动

背景情况:

• 脚外骨架可以帮助运动,但最佳控制策略仍在争论中.
• 个性化控制旨在增强用户体验并降低代谢成本.
• 对比固定优化与自适应控制对于实际应用至关重要.

研究的目的:

• 系统地比较人类在循环中优化的扭矩配置和脚外骨的步伐适应性扭矩控制.
• 在不同的控制策略下评估生物机械和能量性能指标.
• 为选择适当的脚外骨架控制方法提供经验指导.

主要方法:

• 对11名健康参与者以自己选择的步伐 (1.50米/秒) 走路的生物力学分析.
• 评估肌底肌肉活动,生物脚扭矩和能量效率.
• 评估步态对称性和补偿性肌肉激活 (前).

主要成果:

• 这两种策略都相对降低了肌底肌肉活动和生物脚扭矩 (p>0.05).
• 优化扭矩模式显示了显著更高的能源效率 (22.4%的改善).
• 适应的个体变异性很大,特别是在动态场景中的适应性控制中.

结论:

• 预先优化的固定参数适用于稳定的行走条件.
• 适应性控制策略需要进一步开发,以适应动态环境.
• 根据具体的应用要求,这些发现为选择脚外控制提供了指导.