Stair Ascent Phase-Variable Control of a Powered Knee-Ankle Prosthesis.
Stair Ascent Phase-Variable Control of a Powered Knee-Ankle Prosthesis.
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楼梯上升的相位变量控制权的膝盖骨骼假体。
DOI：
10.1109/icra46639.2022.9811578
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发表时间：
2022-05
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Gregg, Robert D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cortino, Ross J.;Bolivar-Nieto, Edgar;Best, T. Kevin;Gregg, Robert D.
被动假肢无法为膝盖和脚踝提供跨楼梯上升所需的净正功。动力假肢可以提供这种净正功，但用户关节运动和动力输入的同步对于实现自然上楼梯步态至关重要。在这项工作中，我们在先前基于阶段变量的步行控制方法的基础上，提出了一种由用户剩余大腿运动驱动的楼梯上升控制器。我们使用来自健全数据集的参考运动学来生成由步态阶段参数化的膝关节和踝关节轨迹。我们重新定义步态周期，从最大髋部屈曲点开始，而不是从脚跟着地点开始，以改进相位估计。健全的旁路适配器实验表明，相位变量控制器复制了规范的健全的运动轨迹，膝关节和踝关节的均方根误差分别为 12.66° 和 2.64°。膝关节和踝关节每步平均提供 0.39 J/kg 和 0.21 J/kg，而标准平均值分别为 0.34 J/kg 和 0.21 J/kg。因此，该控制器允许动力膝踝假肢执行净正机械功以协助上楼梯。
Passive prostheses cannot provide the net positive work required at the knee and ankle for step-over stair ascent. Powered prostheses can provide this net positive work, but user synchronization of joint motion and power input are critical to enabling natural stair ascent gaits. In this work, we build on previous phase variable-based control methods for walking and propose a stair ascent controller driven by the motion of the user’s residual thigh. We use reference kinematics from an able-bodied dataset to produce knee and ankle joint trajectories parameterized by gait phase. We redefine the gait cycle to begin at the point of maximum hip flexion instead of heel strike to improve the phase estimate. Able-bodied bypass adapter experiments demonstrate that the phase variable controller replicates normative able-bodied kinematic trajectories with a root mean squared error of 12.66° and 2.64° for the knee and ankle, respectively. The knee and ankle joints provided on average 0.39 J/kg and 0.21 J/kg per stride, compared to the normative averages of 0.34 J/kg and 0.21 J/kg, respectively. Thus, this controller allows powered knee-ankle prostheses to perform net positive mechanical work to assist stair ascent.
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影响因子：
5.2
作者：
Hong, Woolim;Kumar, Namita Anil;Hur, Pilwon
通讯作者：
Hur, Pilwon
DOI：
10.1109/tnsre.2018.2819508
发表时间：
2018-05-01
影响因子：
4.9
作者：
Culver, Steven;Bartlett, Harrison;Goldfarb, Michael
通讯作者：
Goldfarb, Michael
影响因子：
2.4
作者：
Riener, R;Rabuffetti, M;Frigo, C
通讯作者：
Frigo, C
DOI：
10.1016/j.apmr.2004.04.034
发表时间：
2005-03-01
影响因子：
4.3
作者：
Norvell, DC;Czerniecki, JM;Weiss, NS
通讯作者：
Weiss, NS
影响因子：
9.2
作者：
Lenzi, Tommaso;Cempini, Marco;Kuiken, Todd
通讯作者：
Kuiken, Todd