苏黎世联邦理工大学-步态分析研究

编者荐语：

苏黎世联邦理工学院研发制造了用作步态阐发研讨的“膝枢纽关头扰动外骨骼”。该研讨使用了OptiTrack活动捕获技术，赞助研讨者追踪并察看康健人士行走中的下肢形态和膝枢纽关头突发应急反响，得到具体力学数据，改良残障人士下肢辅助对象及装备。

步态阐发 & 活动捕获

苏黎世联邦理工学院 康复工程试验室

行进中人膝枢纽关头阻抗的动态估测

假如截瘫病人等下肢功效障碍患者可以或许经由过程康复训练规复部门行为才能，这对他们来说比如点亮了人生的一盏明灯。法国Wondercraft公司就研发了免手持外骨骼，赞助丢失全体或部门步辇儿才能的病人进行康复训练，终极让病人完全或部门规复自立行走才能。

外骨骼释义及科研成长趋向

“外骨骼机械人是将人的智慧与机械的机器动力装配相联合的一种机械人，不仅可认为操作者提供掩护、身材支持等功效，还可以在操作者的节制下完成必定的功效和义务……在下肢功效障碍患者的步辇儿功效熬炼进程中的利用逐渐增多；此外，其在单兵作战设备研发等军事范畴也获得了普遍利用。”

“对正凡人体行走时的步态阐发是人类下肢外骨骼设计的一个紧张研讨方面。因为人体下肢外骨骼必要辅助人体的承载并追随人体一同运动，故对外骨骼的设计必需斟酌外骨骼与操作者之间动作的和谐性和同等性，且应与人体下肢具有雷同的枢纽关头运动度。是以，阐发正凡人体下肢运动特色及行走时的步态是设计下肢外骨骼并实现行走的根基。在此根基上设计下肢外骨骼应具备的枢纽关头及枢纽关头运动度，然后经由过程人机互动操作外骨骼，并对外骨骼机械人步态的稳固性进行节制，从而完成外骨骼机械人体系的仿生设计。”

“正常步态——即正凡人体采纳最天然、最舒适的姿势行进时的步态，应具有3个特色：身材安稳，步长恰当，耗能起码……步态阐发是外骨骼机械人设计中弗成或缺的技术环节，它经由过程生物力学和活动学手腕，揭斧正常步态的症结环节和影响因素，从而有助于外骨骼机械人的步态机理研讨，步态节制及行走稳固性节制办法的研讨等。”

摘自 王楠， 王建华， 周平易近伟。人体下肢外骨骼机械人的步态研讨近况[J]。中国骨科临床与根基研讨杂志， 2012.02， 4 (1)： 62-64

苏黎世联邦理工学院研发制造了一个膝枢纽关头扰动外骨骼。分歧于前面所说的外骨骼康复训练辅助装备，这套膝枢纽关头扰动外骨骼是为科学研讨所临盆，经由过程察看康健人走途经程中下肢形态，来改良残障人士下肢辅助对象及装备。该膝枢纽关头扰动外骨骼可以或许在康健试验者正常行走进程中随机对试验者的膝盖施加机器后坐力，观测康健膝枢纽关头若何调节外来后坐力造成的机器阻抗。

经由过程在试验者腿部骨骼枢纽关头处绑定被动式活动捕获标志点，试验者在跑步机上调整好最舒适的前进速率，并有多台OptiTrack高速红外活动捕获摄像机对试验者的全身（尤其下肢）的动作进行捕获。

RELab步态阐发流程

An Exoskeleton for Perturbing the Knee During Gait

步态阐发与OptiTrack活动捕获技术的联合利用（3D骨骼活动画面为OptiTrack软件Motive使用界面）

步态行进中扰动膝盖的外骨骼

苏黎世联邦理工学院 - 膝盖扰动器

研讨目的：

开发一个动力装配外骨骼，在试验者行走中动态扰动膝盖。

在步态周期的特定点设置简短的地位扰动，并丈量互相作用扭矩。

使用外骨骼研讨膝枢纽关头神经力学和步态/均衡节制。

及时导出到计算机上的活动捕获数据不仅可以赞助研讨者察看试验者的膝盖在受到外骨骼的后坐力后若何反响，研讨者还可联合科研软件，将动作数据转化成加倍具体的生物力学数据，以便进行更为周详的阐发和研讨，赞助改良现有假肢器官、矫正装配及医疗康复训练装备。