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基于无动力外骨骼的无基础设施三维空间定位
被引量：
1
1
作者
张颢龄
张金荣
+1 位作者
黄熙瑞
梁浩天
《重庆理工大学学报（自然科学）》
CAS
北大核心
2018年第3期201-209,共9页
针对无基础设施定位提出一套基于无动力外骨骼的六点相对位置测量方案。首先,使用MPU9250和MIRAN-KTC 150构建三维空间测量模块并通过刚体三维空间矢量算法进行解算;其次,为进行步态捕获,选用2组20~40岁的正常男性作为样本进行人体下肢...
针对无基础设施定位提出一套基于无动力外骨骼的六点相对位置测量方案。首先,使用MPU9250和MIRAN-KTC 150构建三维空间测量模块并通过刚体三维空间矢量算法进行解算;其次,为进行步态捕获,选用2组20~40岁的正常男性作为样本进行人体下肢运动力学特征分析,得出M型脚跟加速度物理模型;最后,使用有穷自动机触发各模块对人的空间状态进行记录分析,进行异常步态过滤。试验结果表明:该方案单步平均空间误差在3cm左右,单程精确度可达分米级,在无基础设施的情况下能较精确地测量人每步发生的三维位置变换。
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关键词
三维空间定位
无动力外骨骼
无基础设施
步态分析
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职称材料
肌力协同补偿的无动力下肢外骨骼设计与分析
被引量：
1
2
作者
王永奉
赵国如
+2 位作者
孔祥战
郑凯
李光林
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2021年第6期764-775,共12页
无动力外骨骼具有质量小、代谢能耗低、基本不改变正常步态、无需外动力源和可持续工作时间长等优点,已逐渐成为新型外骨骼领域的研究热点。为提升常规无动力下肢外骨骼对步态能量的利用效率,设计了一种肌力协同补偿的无动力下肢外骨骼...
无动力外骨骼具有质量小、代谢能耗低、基本不改变正常步态、无需外动力源和可持续工作时间长等优点,已逐渐成为新型外骨骼领域的研究热点。为提升常规无动力下肢外骨骼对步态能量的利用效率,设计了一种肌力协同补偿的无动力下肢外骨骼。首先,通过建立人体下肢动力学模型分析了行走过程中下肢能量的变化规律,得到了步态能量的储存与释放机理;然后,结合设置代起止点的折线路径及肌力贡献度,制定了关节肌肉的肌力协同补偿路径;最后,基于踝、髋关节的刚度设计了弹性储能元件,构建了一款无动力柔性下肢外骨骼,并利用OpenSim软件分析了有无穿戴外骨骼时人体下肢相关肌肉在行走过程中的代谢能耗。结果表明,在穿戴无动力下肢外骨骼时,比目鱼肌、腓肠肌和胫骨前肌的代谢能耗分别降低了31.5%,34.7%和40.0%,股直肌、阔筋膜张肌和缝匠肌的代谢能耗分别降低了36.3%,7.0%和5.0%;单个步态周期内下肢相关肌肉的总代谢能耗降低了15.5%。研究结果可为低代谢能耗的无动力下肢外骨骼的优化设计提供一定的理论依据。
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关键词
无动力
下肢
外骨骼
步态能量
代谢能耗
肌力协同补偿
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职称材料
被动踝足外骨骼对平地行走时运动表现的影响
3
作者
孟琳
宋钊熙
+2 位作者
董洪涛
徐瑞
明东
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2023年第6期14-21,共8页
被动踝关节外骨骼(unpowered-ankle exoskeleton)可实现人体步态行走良好辅助作用,但对其助行增强效果研究多局限于跑步机行走范式,现少有在平地行走下穿戴外骨骼对穿戴者运动生物力学影响的研究。本研究设计组装了一款低成本模块化的...
被动踝关节外骨骼(unpowered-ankle exoskeleton)可实现人体步态行走良好辅助作用,但对其助行增强效果研究多局限于跑步机行走范式,现少有在平地行走下穿戴外骨骼对穿戴者运动生物力学影响的研究。本研究设计组装了一款低成本模块化的被动踝关节外骨骼,首次研究了平地行走下穿戴被动踝关节外骨骼对健康年轻穿戴者肌肉激活与运动表现的影响。实验招募5名穿戴者,在无外骨骼、仅穿戴外骨骼框架和穿戴外骨骼3种实验条件下完成直线行走任务,过程中同步采集人体下肢主要肌群的肌电和关节运动轨迹。提取了肌电激活特征和关节角度特征,采用双因素方差分析方法揭示了不同外骨骼穿戴状态对相关特征的影响。结果表明,外骨骼框架会对人体提供支撑,降低站立阶段腓肠肌内侧肌肉激活。而穿戴外骨骼在站立阶段使腓肠肌内侧的平均肌肉激活显著降低20%,也显著降低了踝关节的峰值力矩及功率。外骨骼会使髋膝关节的运动学和动力学表现发生变化,这可能与下肢关节间的能量交换有关。因此,被动踝关节外骨骼可在平地行走下对踝关节实现支撑相和推离阶段有效辅助,但穿戴者同时也会适应外骨骼穿戴而改变其步态。
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关键词
踝足
外骨骼
人体增强
无动力外骨骼
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职称材料
题名
基于无动力外骨骼的无基础设施三维空间定位
被引量：
1
1
作者
张颢龄
张金荣
黄熙瑞
梁浩天
机构
重庆理工大学
四川大学
出处
《重庆理工大学学报（自然科学）》
CAS
北大核心
2018年第3期201-209,共9页
基金
重庆市创新训练计划项目(201611660232)
重庆市教委科学技术研究项目(KJ1400911)
文摘
针对无基础设施定位提出一套基于无动力外骨骼的六点相对位置测量方案。首先,使用MPU9250和MIRAN-KTC 150构建三维空间测量模块并通过刚体三维空间矢量算法进行解算;其次,为进行步态捕获,选用2组20~40岁的正常男性作为样本进行人体下肢运动力学特征分析,得出M型脚跟加速度物理模型;最后,使用有穷自动机触发各模块对人的空间状态进行记录分析,进行异常步态过滤。试验结果表明:该方案单步平均空间误差在3cm左右,单程精确度可达分米级,在无基础设施的情况下能较精确地测量人每步发生的三维位置变换。
关键词
三维空间定位
无动力外骨骼
无基础设施
步态分析
Keywords
3D space positioning
unpowered exoskeleton
infrastructure-less
gait analysis
分类号
TP391.7 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TP89 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
肌力协同补偿的无动力下肢外骨骼设计与分析
被引量：
1
2
作者
王永奉
赵国如
孔祥战
郑凯
李光林
机构
湖北理工学院智能输送技术与装备湖北省重点实验室
中国科学院深圳先进技术研究院人机智能协同系统重点实验室
北京理工大学机电学院
出处
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2021年第6期764-775,共12页
基金
国家重点研发计划资助项目(2018YFC2001404)
深圳市基础研究学科布局项目(JCYJ20170818163505850)
广东特支计划项目(2019TQ05Z735)。
文摘
无动力外骨骼具有质量小、代谢能耗低、基本不改变正常步态、无需外动力源和可持续工作时间长等优点,已逐渐成为新型外骨骼领域的研究热点。为提升常规无动力下肢外骨骼对步态能量的利用效率,设计了一种肌力协同补偿的无动力下肢外骨骼。首先,通过建立人体下肢动力学模型分析了行走过程中下肢能量的变化规律,得到了步态能量的储存与释放机理;然后,结合设置代起止点的折线路径及肌力贡献度,制定了关节肌肉的肌力协同补偿路径;最后,基于踝、髋关节的刚度设计了弹性储能元件,构建了一款无动力柔性下肢外骨骼,并利用OpenSim软件分析了有无穿戴外骨骼时人体下肢相关肌肉在行走过程中的代谢能耗。结果表明,在穿戴无动力下肢外骨骼时,比目鱼肌、腓肠肌和胫骨前肌的代谢能耗分别降低了31.5%,34.7%和40.0%,股直肌、阔筋膜张肌和缝匠肌的代谢能耗分别降低了36.3%,7.0%和5.0%;单个步态周期内下肢相关肌肉的总代谢能耗降低了15.5%。研究结果可为低代谢能耗的无动力下肢外骨骼的优化设计提供一定的理论依据。
关键词
无动力
下肢
外骨骼
步态能量
代谢能耗
肌力协同补偿
Keywords
unpowered lower limb exoskeleton
gait energy
metabolic energy consumption
muscle strength synergistic compensation
分类号
TH112 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
被动踝足外骨骼对平地行走时运动表现的影响
3
作者
孟琳
宋钊熙
董洪涛
徐瑞
明东
机构
天津大学医学工程与转化医学研究院
天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程系
出处
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2023年第6期14-21,共8页
基金
国家重点研发项目(2022YFF1202500,2022YFF1202503)
国家自然科学基金项目(82001921)资助。
文摘
被动踝关节外骨骼(unpowered-ankle exoskeleton)可实现人体步态行走良好辅助作用,但对其助行增强效果研究多局限于跑步机行走范式,现少有在平地行走下穿戴外骨骼对穿戴者运动生物力学影响的研究。本研究设计组装了一款低成本模块化的被动踝关节外骨骼,首次研究了平地行走下穿戴被动踝关节外骨骼对健康年轻穿戴者肌肉激活与运动表现的影响。实验招募5名穿戴者,在无外骨骼、仅穿戴外骨骼框架和穿戴外骨骼3种实验条件下完成直线行走任务,过程中同步采集人体下肢主要肌群的肌电和关节运动轨迹。提取了肌电激活特征和关节角度特征,采用双因素方差分析方法揭示了不同外骨骼穿戴状态对相关特征的影响。结果表明,外骨骼框架会对人体提供支撑,降低站立阶段腓肠肌内侧肌肉激活。而穿戴外骨骼在站立阶段使腓肠肌内侧的平均肌肉激活显著降低20%,也显著降低了踝关节的峰值力矩及功率。外骨骼会使髋膝关节的运动学和动力学表现发生变化,这可能与下肢关节间的能量交换有关。因此,被动踝关节外骨骼可在平地行走下对踝关节实现支撑相和推离阶段有效辅助,但穿戴者同时也会适应外骨骼穿戴而改变其步态。
关键词
踝足
外骨骼
人体增强
无动力外骨骼
Keywords
ankle-foot exoskeleton
human augmentation
unpowered exoskeleton
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN99 [电子电信—信号与信息处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于无动力外骨骼的无基础设施三维空间定位
张颢龄
张金荣
黄熙瑞
梁浩天
《重庆理工大学学报（自然科学）》
CAS
北大核心
2018
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
肌力协同补偿的无动力下肢外骨骼设计与分析
王永奉
赵国如
孔祥战
郑凯
李光林
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2021
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
被动踝足外骨骼对平地行走时运动表现的影响
孟琳
宋钊熙
董洪涛
徐瑞
明东
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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