面向下肢外骨骼的基于模块化传感器的步态分析与控制系统的开发与验证

随着外骨骼硬件技术的快速发展，成功的生物力学评估和精确控制仍富有挑战性。本研究引入一种基于模块化传感器的系统，以提升下肢外骨骼的生物力学评估和控制能力，利用先进的传感技术和模糊逻辑。我们旨在超越目前仅限于实验室的生物力学评估方法，以及解决外骨骼控制系统的高成本和复杂性问题。该系统将惯性测量单元、力敏电阻和负载电阻集成到配有工具和3D打印鞋垫的工具中。这些组件独立或综合工作，捕获包括前后中心压力和工具地面反作用力在内的全面生物力学数据。该数据通过中心单元使用模糊逻辑算法进行处理，用于实时步态相位估计和外骨骼控制。与金标准运动捕捉和力板技术进行基准测试的验证实验显示，我们的系统能够可靠地进行步态相位检测和精确的生物力学测量。通过提供开源设计并集成具有成本效益的技术，本研究推动了可穿戴机器人技术的发展，促进了外骨骼研究的更广泛创新和采用。