弹簧的力量：被动元件足以驱动人类行走中的蹬离
机器人学
2022-05-03 v1
摘要
对于人类行走中观察到的冲动性踝部蹬离（APO），跨越踝关节的两个肌肉-肌腱单元（MTU）起着重要作用：腓肠肌（GAS）和比目鱼肌（SOL）。GAS和SOL在支撑相加载跟腱以储存弹性势能，随后在APO期间快速释放能量。我们使用神经肌肉仿真（NMS）和双足机器人来研究GAS和SOL对APO的作用。我们针对稳健步态优化仿真，然后依次用线性弹簧替换（1）GAS、（2）SOL以及（3）GAS和SOL的MTU。为验证仿真，我们在双足机器人上实现了NMS-3。仿真与机器人在所有试验中均稳步行走，并表现出冲动性APO。我们的结果表明，弹性MTU特性塑造了冲动性APO。对于假肢或机器人设计而言，即在设计中若融入更多机械智能，则无需复杂的踝部驱动即可获得冲动性APO。
引用
@article{arxiv.2205.00871,
title = {Power to the springs: Passive elements are sufficient to drive push-off in human walking},
author = {Alexandra Buchmann and Bernadett Kiss and Alexander Badri-Sprowitz and Daniel Renjewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.00871},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 4 figures