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外骨骼控制人體動(dòng)搖估計(jì)

歐洲Symbitron項(xiàng)目專為脊髓受損人群設(shè)計(jì)外骨骼機(jī)器人。目前市場(chǎng)上的外骨骼機(jī)器人保持平衡時(shí)需要依靠拐杖，因此Symbitron項(xiàng)目的主要目標(biāo)就是開(kāi)發(fā)出安全、適合人體的個(gè)性化可穿戴外骨骼機(jī)器人，幫助脊髓受損患者自行走路，不需要借助外部拐杖。

外骨骼機(jī)器人的平衡控制

專為外骨骼機(jī)器人設(shè)計(jì)的平衡控制器使用人體自身的動(dòng)搖。外骨骼機(jī)器人的聯(lián)合編碼器與用戶上身和大腿上的跟蹤器結(jié)合，可以估計(jì)人體動(dòng)搖。轉(zhuǎn)換器讀取Xsens慣性測(cè)量單元的數(shù)據(jù)并輸出到EtherCAT總線。控制器的用途是降低人體動(dòng)搖，確保人體平衡，保持直立。

IMU attached to the trunk and thigh.圖1中，患者身穿外骨骼機(jī)器人模組，背后有一支推桿作用在患者的背部。患者軀干和大腿上的慣性測(cè)量單元記錄了該過(guò)程的反饋數(shù)據(jù)。

圖2顯示了患者對(duì)推桿外力的動(dòng)搖反饋。人體動(dòng)搖是通過(guò)計(jì)算慣性測(cè)量單元數(shù)據(jù)和外骨骼機(jī)器人上的聯(lián)合解碼器獲得的。

測(cè)試用例

實(shí)驗(yàn)中，一名罹患脊髓損傷的試飛員身穿外骨骼機(jī)器人。在平衡控制器工作時(shí)，即使他的背部承受外部推力，也可以保持站立平衡，而這是他在沒(méi)有穿外骨骼機(jī)器人時(shí)所做不到的。不論作用在他背部的推力是大還是小，他都可以恢復(fù)站立平衡。

感謝荷蘭特溫特大學(xué)對(duì)外骨骼機(jī)器人項(xiàng)目的支持。

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