面向多样化障碍场景的环境感知与人类合作下 limbs 假肢摆动控制
机器人学
2025-07-03 v1 人机交互
摘要
当前为 powered 下 limbs 假肢开发的控制策略往往缺乏对环境的感知以及用户意图与环境间交互的把握。这一局限在复杂地形中尤为突出。障碍物协商是一类典型场景，要求实时感知障碍物几何结构，并响应用户在何时何处跨越或站立的意图，以动态调整摆臂轨迹。我们提出一种融合环境感知与人类合作性的新型控制策略： onboard 深度相机在摆臂前期检测到障碍物，触发提升的早期摆臂轨迹以确保 clearance；而在迟缓摆臂阶段，控制交由自然生物力学线索决定。该方法无需不自然的运动模式即可实现直观的跨越策略。实验中，我们使用三个非肢体残疾人参与者完成了 150 多次跨越和 30 次站立测试，随机放置的障碍物高度在 4-16 cm，距离在 15-70 cm。通过有效解决障碍导航——这是复杂地形移动的关键挑战——我们的系统展示了对环境约束和用户意图的适应性，为多样化的运动场景提供了前景。
引用
@article{arxiv.2507.01111,
title = {Environment-Aware and Human-Cooperative Swing Control for Lower-Limb Prostheses in Diverse Obstacle Scenarios},
author = {Haosen Xing and Haoran Ma and Sijin Zhang and Hartmut Geyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.01111},
year = {2025}
}