Bipedal Model and Hybrid Zero Dynamics of Human Walking With Foot Slip
Bipedal Model and Hybrid Zero Dynamics of Human Walking With Foot Slip
复制标题
人类足滑行走的双足模型和混合零动力学
DOI：
10.1115/1.4043360
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发表时间：
2019
影响因子：
2
通讯作者：
Yi, Jingang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Trkov, Mitja;Chen, Kuo;Yi, Jingang
脚滑是人类运动中摔倒的主要原因之一。分析的两足动物模型提供了复杂的滑移动力学和反应控制策略的洞察，以防止滑移诱导跌倒。现有的大多数两足动物动力学模型都建立在无脚滑假设的基础上，不能直接用于此类分析。我们放宽了无滑假设，提出了一种新的两足动物模型来捕捉和预测滑行下的人类行走运动。我们首先通过调整和优化模型参数来验证所提出的滑行动力学模型，使其与实验结果相匹配。实验结果表明，该模型能够很好地预测人体的行走步态和恢复步态。然后，我们扩展了混合零动力学(HZD)模型和性质，以捕捉人类的滑行。给出了用于人类行走的HZD的闭合形式，并通过滑移恢复控制设计讨论了防滑和滑移状态之间的转换。通过人体行走实验说明了分析和设计的过程。这些模型和分析可进一步用于设计和控制可穿戴式机器人辅助装置，以防止滑倒。
Foot slip is one of the major causes of falls in human locomotion. Analytical bipedal models provide an insight into the complex slip dynamics and reactive control strategies for slip-induced fall prevention. Most of the existing bipedal dynamics models are built on no foot slip assumption and cannot be used directly for such analysis. We relax the no-slip assumption and present a new bipedal model to capture and predict human walking locomotion under slip. We first validate the proposed slip walking dynamic model by tuning and optimizing the model parameters to match the experimental results. The results demonstrate that the model successfully predicts both the human walking and recovery gaits with slip. Then, we extend the hybrid zero dynamics (HZD) model and properties to capture human walking with slip. We present the closed-form of the HZD for human walking and discuss the transition between the nonslip and slip states through slip recovery control design. The analysis and design are illustrated through human walking experiments. The models and analysis can be further used to design and control wearable robotic assistive devices to prevent slip-and-fall.
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人类双足行走与脚滑的混合零动力学
DOI：
--
发表时间：
2017
期刊：
American Control Conference
影响因子：
--
作者：
Kuo Chen;M. Trkov;J. Yi
通讯作者：
J. Yi
人类行走时局部和轨道动态稳定性之间的差异。
DOI：
--
发表时间：
2007
期刊：
Journal of Biomechanical Engineering
影响因子：
--
作者：
J. Dingwell;H. G. Kang
通讯作者：
H. G. Kang
影响因子：
2.4
作者：
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通讯作者：
Strandberg, L
影响因子：
5.2
作者：
M. Spong;S. Hutchinson;M. Vidyasagar
通讯作者：
M. Spong;S. Hutchinson;M. Vidyasagar
人类步态的低维建模和分析及其在小腿假肢使用者步态中的应用
DOI：
--
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
--
作者：
S. Srinivasan
通讯作者：
S. Srinivasan