可以幫助人們延長(zhǎng)耐力的踝關(guān)節(jié)外骨骼通過密歇根大學(xué)開發(fā)的新控制算法更接近現(xiàn)實(shí)，該算法可以使未來的外骨骼自動(dòng)適應(yīng)個(gè)人用戶和任務(wù)。這將減少或消除手動(dòng)重新校準(zhǔn)的需要。

目前的外骨骼是有限的，因?yàn)樗鼈儽仨殲閳?zhí)行單個(gè)任務(wù)的單個(gè)用戶量身定制，例如直線行走。任何更改都需要一組冗長(zhǎng)的手動(dòng)重新調(diào)整。新的控制算法展示了處理不同速度的能力，以及跑步和步行之間的步態(tài)變化。它可以為能夠更好地處理現(xiàn)實(shí)世界不確定性的外骨骼鋪平道路。

“這種特殊類型的腳踝外骨骼可用于增強(qiáng)行動(dòng)不便的人，”UM工業(yè)和運(yùn)營(yíng)工程與機(jī)器人學(xué)副教授，發(fā)表在PLOS ONE上的該研究的資深作者Leia Stirling說。

“這可能是一個(gè)通常無法和孫子孫女一起步行去公園的老年人。但是有了這個(gè)系統(tǒng)，他們現(xiàn)在有了額外的幫助，使他們能夠比以前做得更多。

控制算法直接測(cè)量肌肉纖維擴(kuò)張和收縮的速度，以確定肌肉在工作時(shí)使用的化學(xué)能量。然后，它將該測(cè)量結(jié)果與生物模型進(jìn)行比較，以確定最佳輔助方法。

直接測(cè)量肌肉生理學(xué)是與當(dāng)前方法的關(guān)鍵不同，當(dāng)前方法使用更廣泛的運(yùn)動(dòng)測(cè)量方法。直接進(jìn)入運(yùn)動(dòng)源可以在更大的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行更準(zhǔn)確的測(cè)量，而所需的計(jì)算能力要少得多。

斯特林和第一作者保羅·普里德姆(Paul Pridham)是工業(yè)和運(yùn)營(yíng)工程的高級(jí)研究領(lǐng)域?qū)＜?，他將注意力集中在腳踝上，因?yàn)樗谝苿?dòng)性中起著關(guān)鍵作用。輔助腳踝肌肉可能會(huì)對(duì)我們走得更遠(yuǎn)、更快的能力產(chǎn)生巨大影響。

由于該研究是在 COVID-19 限制期間完成的，因此無法與人類參與者進(jìn)行測(cè)試。相反，該團(tuán)隊(duì)使用現(xiàn)有踝關(guān)節(jié)外骨骼設(shè)備和先前研究中的肌肉動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)來模擬，測(cè)試和調(diào)整算法，以更好地響應(yīng)速度和步態(tài)的變化。

人體測(cè)試是重要的下一步，需要使用超聲波實(shí)時(shí)測(cè)量肌肉纖維。雖然還有很多工作和改進(jìn)工作，但研究人員相信，新的研究途徑有一天會(huì)幫助實(shí)地的人們。

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