一种软部外骨架仿生辅助方法,结合了双压力和基于生物力学的力量建模
1The School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin University of Technology, Tianjin, 300384, China. sunlei@email.tjut.edu.cn.
Medical & biological engineering & computing
|January 8, 2026
概括
这项研究引入了一种新的部软外骨架,采用仿生辅助方法,改善自然步行同步. 新系统显著降低了用户在行走期间的代谢能量消耗.
科学领域:
- 生物机械工程 生物机械工程
- 康复机器人 康复机器人
- 人与计算机的交互
背景情况:
- 软外骨架正在推进康复和医疗应用.
- 实现自然步行同步和稳定的辅助仍然是当前软外骨面临的挑战.
- 最佳的辅助性能需要与人类生物力学同步.
研究的目的:
- 为部软外骨架提出生物模拟辅助方法,以增强自然步行同步.
- 研究将双压力机制与基于生物力学的力模拟的整合.
- 为了提高辅助性能,用户舒适度,并减少行走期间的代谢能量消耗.
主要方法:
- 开发了仿生辅助扭矩曲线,模仿关节肌肉力量特征.
- 实施了一种双压力机制,以补偿系统歇斯底里并提高响应时间.
- 采用高斯加权移动平均算法进行自适应步态周期预测和同步.
主要成果:
- 试验对象在3公里/小时时速下平均降低了16.4%的代谢成本,在4度坡度时降低了14.1%.
- 与以前的方法相比,拟议的算法证明了更准确的步态相适应.
- 降低代谢支出突出了有效的人类外骨共同适应的潜力.
结论:
- 生物模拟辅助方法具有双延伸机制和自适应算法,可以提高部软外骨的性能.
- 该系统实现了更好的同步与自然的人类步态,提高舒适度和减少能源消耗.
- 这种方法显示出在辅助技术中推进人类外骨共同适应的重大前景.
