被动踝足外骨骼对平地行走时运动表现的影响

作     者：孟琳 宋钊熙 董洪涛 徐瑞 明东 Meng Lin;Song Zhaoxi;Dong Hongtao;Xu Rui;Ming Dong

作者机构：天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072 天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程系天津300072 

基　　金：国家重点研发项目(2022YFF1202500,2022YFF1202503) 国家自然科学基金项目(82001921)资助 

出 版 物：《电子测量与仪器学报》 (Journal of Electronic Measurement and Instrumentation)

年 卷 期：2023年第37卷第6期

页      码：14-21页

摘      要：被动踝关节外骨骼(unpowered-ankle exoskeleton)可实现人体步态行走良好辅助作用,但对其助行增强效果研究多局限于跑步机行走范式,现少有在平地行走下穿戴外骨骼对穿戴者运动生物力学影响的研究。本研究设计组装了一款低成本模块化的被动踝关节外骨骼,首次研究了平地行走下穿戴被动踝关节外骨骼对健康年轻穿戴者肌肉激活与运动表现的影响。实验招募5名穿戴者,在无外骨骼、仅穿戴外骨骼框架和穿戴外骨骼3种实验条件下完成直线行走任务,过程中同步采集人体下肢主要肌群的肌电和关节运动轨迹。提取了肌电激活特征和关节角度特征,采用双因素方差分析方法揭示了不同外骨骼穿戴状态对相关特征的影响。结果表明,外骨骼框架会对人体提供支撑,降低站立阶段腓肠肌内侧肌肉激活。而穿戴外骨骼在站立阶段使腓肠肌内侧的平均肌肉激活显著降低20%,也显著降低了踝关节的峰值力矩及功率。外骨骼会使髋膝关节的运动学和动力学表现发生变化,这可能与下肢关节间的能量交换有关。因此,被动踝关节外骨骼可在平地行走下对踝关节实现支撑相和推离阶段有效辅助,但穿戴者同时也会适应外骨骼穿戴而改变其步态。

主 题 词：踝足外骨骼 人体增强 无动力外骨骼 

学科分类：0809[工学-计算机类] 080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.13382/j.jemi.B2306377

馆 藏 号：203123390...