被动屈膝增加了步态转换期间后腿的前向冲量
机器人学
2024-11-21 v1
摘要
人类行走的效率依赖于跟腱的弹性反冲，这由一种“弹射机制”促成，该机制在支撑期储存能量并在蹬离期释放。弹射释放机制可能包括膝盖的被动屈曲，因为据报道主导腿着地后膝盖屈曲的主要部分是被动发生的。本研究首次使用具有被动踝关节的双足 EcoWalker-2 机器人，研究了被动与主动屈膝启动的效果。借助机器人测量的精确性，我们旨在阐明步态事件时机的重要性及其对机器人动量和动能变化的影响。EcoWalker-2 在两种启动方式下均成功行走并保持了足部离地间隙。被动屈膝启动导致踝关节跖屈的起始时间推迟了步态周期的 3%，使得后腿水平动量的增幅增加了 87%，并且在步态转换期间质心动量矢量幅度的增幅增加了 188%。我们的发现突出了膝盖屈曲在弹射释放中的作用以及步态事件的时机，为类人行走力学以及康复、矫形器和假肢开发中的潜在应用提供了见解。
引用
@article{arxiv.2411.13289,
title = {Passive knee flexion increases forward impulse of the trailing leg during the step-to-step transition},
author = {Bernadett Kiss and Alexandra Buchmann and Daniel Renjewski and Alexander Badri-Spröwitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.13289},
year = {2024}
}
备注
Data and code repository at https://doi.org/10.17617/3.BJ584M . Videos available on youtube at https://www.youtube.com/watch?v=RupuZPBI6Bg and at https://www.youtube.com/watch?v=oWwJbTPUOM4 . Manuscript submitted for publication in the Biomimetics Collection of Scientific Reports