活用例
デプスカメラに基づく下肢外骨格の適応段階的歩行生成法
北京航空宇宙工学大学自動化科学電気工学科
外骨格ロボット、深度カメラ、適応歩行
人間の下肢

下肢の外骨格は、人体が負荷に耐え、人体を動かすのを助けることができ、軍事作戦、災害救助、リハビリテーションの分野で幅広い応用の見通しがあります。

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下肢の外骨格を典型的な階段のシーンに適応させるために、北漢大学の自動化科学電気工学部の陳偉海チームは、視覚ベースの階段知覚と歩行生成に基づく深度カメラベースの方法を提案しました。階段上昇の方法下肢外骨格上昇階段のための適応歩行生成アルゴリズム。

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二足歩行ロボットとは異なり、下肢の外骨格の目的は、患者がより自然に歩くのを助けることです。チェン氏のチームは、参考として自然な階段歩行歩行のセットを取得するために、NOKOVモーションキャプチャシステム(16個のモーションキャプチャレンズ、反射マーカー付きのモーションキャプチャスーツ、およびモーション分析ソフトウェアで構成)を使用して、平らな地面や階段を歩いている人の下肢の一連の健康運動データ。

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モーションキャプチャレンズは下肢に取り付けられた反射マーキングポイントをキャプチャし、システムは各ポイントの3次元座標を計算し、モーション分析ソフトウェアは各マーキングポイントを人体モデルの特定の位置に関連付けて完全な下肢を形成します手足の関節。

この研究では、モーションキャプチャシステムによって得られた股関節角度と膝関節角度を下肢の歩行歩行として表現し、フィットした歩行をモーターの最高速度やキー角度範囲などの制約でフィルタリングしました。 、さまざまなシーンで最高の外骨格が選択されました。歩行が良好です。

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外骨格の歩行生成法の有効性を評価するために、研究者はシミュレートされた歩行生成を実施しました。上の図に示すように、太字の赤い線は外骨格のソール、黒と赤の破線は参照歩行収集プロセスのステップとソール、青と赤の細い線は参照軌道(NOKOVメトリックによって取得)を表します。モーションキャプチャ)と生成された軌道。

異なるステップに適用される軌道は参照値に従って生成され、ソールは理想的な位置にあり、終点の軌道は妥当であり、生成された股関節角度シーケンスはの参照シーケンスに近いことがわかります。健康な人。

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同時に、研究者はボランティアに高さ80-155mmの階段での歩行テストを依頼し、適応型階段登り歩行生成法の実現可能性を証明しました。

参照:

[1]  Xiaoming Zhao, Wei-Hai Chen, Bing Li, XingmingWu, and Jianhua Wang , "An adaptive stair-ascending gait generationapproach based on depth camera for lower limb exoskeleton", Review ofScientific Instruments 90, 125112 (2019) https://doi.org/10.1063/1.5109741


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