Influence of Motion Restrictions in an Ankle Exoskeleton on Gait Kinematics and Stability in Straight Walking

要約

外骨格デバイスは、ユーザーの動きに運動学的制約を課し、質量の増加だけでなく機械設計が簡略化されているため、安定性に影響を与えます。
この論文では、自由度 (DoF) を変更できる足首外骨格を装着することで、簡素化された機械設計から生じるこれらの制約がユーザーの歩行運動学と安定性にどのような影響を与えるかを調査します。
この論文で使用されている外骨格は、足首で 1、2、または 3 自由度を可能にし、さまざまなレベルの機械的複雑さをシミュレートします。
この効果は、6 人の参加者が直線の道を歩くパイロット研究で評価されました。
この結果は、外骨格の DoF を増加させると、運動学や歩行パラメータなどのいくつかの指標が改善されることを示しています。
足首の外骨格では、1 DoF から 2 DoF への移行は、2 DoF から 3 DoF への移行よりも大きな効果があることが示されています。
ただし、足首に 3 DoF を備えた外骨格が最良の結果をもたらしました。
DoF の数を増やすと、外骨格の重量が増加したにもかかわらず、安定性の値が外骨格なしで歩行したときの値に近づきました。

要約(オリジナル)

Exoskeleton devices impose kinematic constraints on a user’s motion and affect their stability due to added mass but also due to the simplified mechanical design. This paper investigates how these constraints resulting from simplified mechanical designs impact the gait kinematics and stability of users by wearing an ankle exoskeleton with changeable degree of freedom (DoF). The exoskeleton used in this paper allows one, two, or three DoF at the ankle, simulating different levels of mechanical complexity. This effect was evaluated in a pilot study consisting of six participants walking on a straight path. The results show that increasing the exoskeleton DoF results in an improvement of several metrics, including kinematics and gait parameters. The transition from 1 DoF to 2 DoF is shown to have a larger effect than the transition from 2 DoF to 3 DoF for an ankle exoskeleton. However, an exoskeleton with 3 DoF at the ankle featured the best results. Increasing the number of DoF resulted in stability values closer the values when walking without the exoskeleton, despite the added weight of the exoskeleton.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google