基于运动协同与惯性运动的经股假肢膝关节运动生成方法

先前研究表明，惯性运动（即膝关节处较小或无力矩输入）的有效利用在实现经股假肢摆动相平稳步态中起着重要作用。在我们先前的研究中，提出了一种利用惯性运动生成接近健全人的定时膝关节轨迹的方法，该方法可带来足与地面间充足间隙及膝关节伸展。已知行走时肢体运动彼此相关，此现象称为运动协同。在本研究中，我们测量了健全人在水平行走中涵盖较广速度范围的步态。我们表明该运动协同也存在于健全人完整肢体运动与由惯性运动技术确定的膝关节运动之间。随后我们提出一种新方法，基于运动协同利用摆动中期接近健全人的惯性运动生成膝关节运动，使该方法能适应运动速度的变化。数值仿真结果显示，所提方法实现了在较广恒定行走速度范围及由稳态行走终止行走下接近健全人的假肢行走。进一步研究发现，运动协同在行走起始时亦存在。总体而言，我们的方法成功实现了从行走启动、经不同速度的稳态行走直至行走终止的膝关节运动生成。