动作捕捉技术识别细小错位 机械外骨骼适应性升级

机械外骨骼的重量和惯性将导致作用于穿戴者的冲击力快速变化。当外骨骼与佩戴者的身体紧密结合时，这种力通常是不可避免的。这些问题不仅降低了外骨骼的舒适性和便携性，还增加了佩戴者的能源成本。

哈尔滨工业大学-机器人技术与系统国家重点实验室提出了一种新型的机械外骨骼结构——具有恒力悬挂结构和自适应柔顺关节。

恒力悬挂结构旨在减轻外骨骼额外重量对穿戴者的冲击力。在5和9 km/h的速度下，与无外骨骼相比，穿戴恒力结构外骨骼的人体分别实现了10.95/4.40%和1.71/4.54%的净代谢减少，表明其可以有效地帮助佩戴者移动。

自适应柔顺关节旨在减少外骨骼和佩戴者之间的错位。对于膝关节的外骨骼部分，实验设计了一个可以自动调整的滚轮，保证外骨骼时刻和人体保持同步，精确形成ICR（外骨骼与人体瞬时旋转中心）。对于髋关节外骨骼则会区分站立和其他姿势，采取不同的运作模式形成ICR。

为验证自适应柔顺关节的可行性，哈工大实验室采用了NOKOV度量动捕技术进行实测。通过8个NOKOV度量MARS系列动作捕捉相机，先后进行穿戴和不穿戴外骨骼的人体运动数据抓取。实验结果表现，具备自适应柔顺关节的机械外骨骼与人体之间的错位极小，在可接受的范围内，对人体步态副作用几乎可以忽略不计。

参考文献：H. Li, D. Sui, H. Ju, Y. An, J. Zhao and Y. Zhu, "Mechanical Compliance and Dynamic Load Isolation Design of Lower Limb Exoskeleton for Locomotion Assistance," in IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2022, doi: 10.1109/TMECH.2022.3181261.

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