Science：辅助行走外骨骼的人工优化
2017-06-25 海北 MedSci原创
外骨骼和活动假体的存在本应对人们的行动有一定的帮助作用。一个多世纪来，发明家和科学家们致力于开发提高人类运动能力的外骨骼和活动假体。但是至今为止，很少有成功的例子。对直觉和硬件的过度依赖可能对此负责。现有的辅助策略通常来自数学模型，生物力学观测和人形机器人。它们都简化了人机系统的重要方面。
外骨骼和活动假体的存在本应对人们的行动有一定的帮助作用。一个多世纪来，发明家和科学家们致力于开发提高人类运动能力的外骨骼和活动假体。但是至今为止，很少有成功的例子。对直觉和硬件的过度依赖可能对此负责。现有的辅助策略通常来自数学模型，生物力学观测和人形机器人。它们都简化了人机系统的重要方面。
近日，卡耐基梅隆大学的Steven H. Collins课题组在科学杂志发文。他们认为，在人类行为的基础上优化设备的特性能够使得设备的设计得到改进。该课题组开发了一种测量方法，能够识别最大限度减少步行过程中的人力成本的外骨骼援助模式。在一个脚踝上佩戴优化了扭矩模式的外骨骼后，代谢能量的消耗能够降低24.2±7.4％。该课题组发现，该方法对于多种模式适用，包括在一个或是两个脚踝上佩戴外骨骼，奔跑中，优化肌肉活动时。
找到一个良好的通用的帮助模式，根据个人的需求进行定制，并帮助用户学习和利用设备，有助于经济的改善。具有这些功能的优化方式能够显著提高设备性能。
原始出处：
Juanjuan Zhang et al. Human-in-the-loop optimization of exoskeleton assistance during walking. Science 23 Jun 2017: Vol. 356, Issue 6344, pp. 1280-1284. DOI: 10.1126/science.aal5054.
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