Personalizing exoskeleton assistance while walking in the real world.
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DOI：
10.1038/s41586-022-05191-1
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发表时间：
2022-10
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Collins, Steven H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Slade, Patrick;Kochenderfer, Mykel J.;Delp, Scott L.;Collins, Steven H.
个性化的外骨骼辅助为用户提供了行走速度和能源经济性的最大改善，但需要在非自然的实验室条件下进行长时间的测试。在这里，我们展示了外骨骼优化可以在真实世界的条件下快速执行。我们设计了一种便携式的脚踝外骨骼，基于在多功能实验室试验床上进行的测试。我们开发了一种数据驱动的方法，使用可穿戴传感器在户外优化外骨骼辅助，发现它与实验室方法一样有效，但确定最佳参数的速度快了四倍。我们使用在许多不同速度的短时间步行过程中收集的数据进行了现实世界的优化。与普通鞋子相比，在公共场所进行一小时自然行走的优化辅助，使自选速度提高了9 ± 4%，行驶一段距离所需的能量减少了17 ± 5%。当参与者在跑步机上以1.5 m S 1的标准速度行走时，这种辅助降低了23 ±−8%的代谢能量消耗。人体动作编码了可用于个性化辅助设备和提高性能的信息。便携式脚踝外骨骼使用数据驱动的方法和可穿戴的传感器来适应用户在自然环境下行走时的情况。
Personalized exoskeleton assistance provides users with the largest improvements in walking speed and energy economy but requires lengthy tests under unnatural laboratory conditions. Here we show that exoskeleton optimization can be performed rapidly and under real-world conditions. We designed a portable ankle exoskeleton based on insights from tests with a versatile laboratory testbed. We developed a data-driven method for optimizing exoskeleton assistance outdoors using wearable sensors and found that it was equally effective as laboratory methods, but identified optimal parameters four times faster. We performed real-world optimization using data collected during many short bouts of walking at varying speeds. Assistance optimized during one hour of naturalistic walking in a public setting increased self-selected speed by 9 ± 4% and reduced the energy used to travel a given distance by 17 ± 5% compared with normal shoes. This assistance reduced metabolic energy consumption by 23 ± 8% when participants walked on a treadmill at a standard speed of 1.5 m s−1. Human movements encode information that can be used to personalize assistive devices and enhance performance. A portable ankle exoskeleton uses a data-driven method and wearable sensors to adapt to the user as they walk in a natural setting.
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DOI：
10.1073/pnas.2020327118
发表时间：
2021-07-20
影响因子：
11.1
作者：
Brown GL;Seethapathi N;Srinivasan M
通讯作者：
Srinivasan M
使用未经动荡的外骨骼降低人行走的能源成本。
影响因子：
64.8
作者：
Collins, Steven H.;Wiggin, M. Bruce;Sawicki, Gregory S.
通讯作者：
Sawicki, Gregory S.
估计野外的步行速度。
影响因子：
2.7
作者：
Baroudi L;Newman MW;Jackson EA;Barton K;Shorter KA;Cain SM
通讯作者：
Cain SM
影响因子：
4.1
作者：
Enoka RM;Duchateau J
通讯作者：
Duchateau J
影响因子：
2.5
作者：
Blokland, Ilse Johanna;de Koning, Jos J.;Houdijk, Han
通讯作者：
Houdijk, Han