通过行走期间的下肢运动学状态进行地面扰动检测

日常行走活动中的跌倒因对平衡扰动的延迟生理反应而成为老年人受伤的主要原因。下肢外骨骼具有通过检测并对外部扰动做出反应来减轻跌倒事件的潜力。尽管被广泛使用，扰动检测的标准指标——全身角动量——由于计算延迟和额外调谐而不适用于外骨骼应用。为解决此问题，我们开发了一种利用行走期间下肢运动学状态进行地面扰动检测的新型检测器。为识别扰动，我们跟踪了运动学状态偏离其标称稳态轨迹的偏差。采用数据驱动方法，我们进一步利用一个开源的地面扰动生物力学数据集优化了检测器。对五名健康受试者进行的试点实验验证表明，我们的模型以 98.8% 的准确率区分了受扰动和未受扰动的步态周期，且仅产生步态周期 23.1% 的延迟，在检测准确率上优于基准方法 47.7%。本研究结果为该检测器及其在增强机器人辅助外骨骼可控性方面的潜在应用提供了令人振奋的前景。