下肢助行外骨骼机器人起坐动作下的生物力学分析

来源：机器人杂志2021年第4期北京时间：

作者：施柯丞, 黄瑞, 程洪, 邱静, 彭知南, 尹文泽

摘要：探讨了下肢外骨骼起坐动作辅助过程中截瘫患者对拐杖产生大压力的原因和解决方法，通过建立人－外骨骼耦合动力学模型，将患者对拐杖的压力作为一个外力引入模型中，探究了踝关节刚度与拐杖压力的关系．为了验证踝关节刚度对减小拐杖压力的影响，设计了外骨骼起坐验证实验，通过调整AIDER下肢助行外骨骼系统踝关节的刚度，观察受试者在整个起坐动作过程中的平均能量损耗和鞋底压力中心位置变化．实验结果显示，调整踝关节刚度后受试者的平均能量损耗降低了45.18%，稳定性提高了34.99%，这表明适当的踝关节刚度可以在下肢助行外骨骼辅助的起坐动作过程中有效降低患者对拐杖的压力．

关键词：起坐动作, 人机耦合动力学模型, 踝关节刚度, 下肢助行外骨骼, 截瘫患者