支撑相中期的踝关节力矩不降低稳态步行的能量需求

在本文中，我们研究在支撑相中期施加踝关节力矩是否比仅驱动腿长更能有效降低运动的能量消耗。踝关节在人类步态中具有多种作用，包括静态平衡。在本研究中，我们特意排除了脚跟触地和脚尖离地的益处，以研究支撑相中期压力中心从脚跟到脚尖的推进过程或其他某种方法本身是否具有益处。我们使用“踝关节驱动的弹簧负载倒立摆”模型来模拟压力中心的移动动力学，并应用轨迹优化来寻找使运输代价最小化的极限环。结果表明，对于绝大多数步态，踝关节力矩不影响运输代价。踝关节仅在从着地跑向腾空跑过渡的一段狭窄步态范围内降低运输代价。这表明，在稳态步行的支撑相中期施加踝关节力矩并不是一种直接有益的策略，而更有可能是连接有益的脚跟触地和脚尖离地之间的过渡路径。