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下肢外骨骼人机耦合交互力特性分析
文献摘要：
目的 提出一种基于虚拟肌肉的人机耦合动力学建模方法,对穿戴外骨骼步行过程的人机交互力及穿戴者肌骨系统的肌肉激活情况等特征进行量化分析.方法 首先在穿戴外骨骼的步态实验中,利用人体动作捕捉系统和自行开发的力学监测装置,同步获取穿戴者步行动力学、肌电信号、外骨骼驱动状态及局部的法向人机交互力信息;然后,在肌骨系统建模环境中建立人机耦合模型,并以步态实验数据和外骨骼关节扭矩作为耦合模型的驱动信息,进行逆动力学计算;最后,对模型的仿真数据与实验测试结果进行对比,量化评估下肢外骨骼人机耦合模型的有效性.结果 耦合模型逆动力学计算的法向交互力以及下肢肌肉激活情况与步态实验测量结果相比,在响应曲线趋势上均具有良好一致性,其中交互力结果具有高程度的相关性(r = 0.931,P＜0.01),均方根误差较小,下肢肌肉激活程度峰值误差均小于5％.结论 本文提出的人机耦合模型可有效计算人与外骨骼交互力.该耦合模型的建立为以后外骨骼结构优化与控制算法的验证与迭代,以及外骨骼助行助力功效的性能评估提供理论依据.
文献关键词：
下肢外骨骼;耦合仿真;步态
中图分类号：
作者姓名：
周泽世;朱钧;朱云超;张鑫彬;陈文明;马昕
作者机构：
复旦大学工程与应用技术研究院,上海200433;上海航天控制技术研究所,上海200233;复旦大学附属华山医院足踝外科,上海200040
文献出处：
引用格式：
[1]周泽世;朱钧;朱云超;张鑫彬;陈文明;马昕-.下肢外骨骼人机耦合交互力特性分析)[J].医用生物力学,2022(02):305-311
A类：
肌骨系统建模
B类：
下肢外骨骼,人机耦合动力学,动力学建模,穿戴,人机交互力,步态,利用人体,人体动作捕捉,学监,监测装置,同步获取,行动力,肌电信号,法向,立人,耦合模型,骨骼关节,关节扭矩,逆动力学,力学计算,仿真数据,实验测试,量化评估,实验测量,响应曲线,高程度,肌肉激活程度,立为,骨骼结构,控制算法,性能评估,耦合仿真
AB值：
0.289672
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