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踝助力外衣的研制与跖屈肌群肌电信号评价
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作者 张雷雨 叶土仙 +3 位作者 高翔 张斐然 李剑锋 苏鹏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期67-78,共12页
随着国防装备发展及人口老龄化加剧,战场士兵、部队后勤及老年人口等对下肢柔性外骨骼的需求急剧升高,进而研制了穿戴性好、人机相容性高、助力性能优的便携式踝助力外衣系统。基于踝关节生理特征与人体下肢参数,对踝助力外衣本体和驱... 随着国防装备发展及人口老龄化加剧,战场士兵、部队后勤及老年人口等对下肢柔性外骨骼的需求急剧升高,进而研制了穿戴性好、人机相容性高、助力性能优的便携式踝助力外衣系统。基于踝关节生理特征与人体下肢参数,对踝助力外衣本体和驱动单元进行工效学设计和实物研制,并将驱动单元放置于腰部,尽可能降低小腿和足部的附加质量。基于踝关节生物力矩特征,建立期望辅助力模型,采用实验测量的办法,获得助力外衣及局部软组织的系统刚度,将期望辅助力模型转换为驱动单元的位移模型。基于人体下肢步态的周期性,设计以迭代学习控制算法为核心的控制器,通过迭代学习历史时刻的输出误差,对期望辅助力模型进行不断追踪。为评估助力外衣的助力效果,通过测量穿戴者的跖屈肌肉群肌电信号,分析肌肉激活程度和疲劳变化:在踝助力外衣的辅助下,不同行走速度的肌肉激活程度均明显下降,以腓肠肌外侧变化最为显著,腓肠肌内侧肌肉激活程度平均下降了9.62%±1.12%;平均功率频率和中位频率的变化斜率绝对值均得到一定程度的下降,肌肉疲劳速率下降、疲劳程度降低,进而下肢行走耐力增强。 展开更多
关键词 柔性外骨骼 踝关节助力 迭代学习控制 肌电信号:性能评估
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