一种主动式膝关节助力外骨骼的性能评估

作者:赵毅阳; 张豪; 李俊邑; 刘兵; 刘冰; 袁博*
来源:重庆理工大学学报:自然科学, 2023, 37(03): 331-340.

摘要

提出了一套针对主动式膝关节助力外骨骼性能评估的测试方法。建立电机驱动助力模型,计算得外骨骼膝关节的理论助力效率。选取6名健康受试者,在穿戴和不穿戴外骨骼的条件下,测量人体综合代谢指标和下肢肌肉活动量。人体综合代谢成本测试结果表明:与不穿外骨骼的实验相比,穿戴外骨骼平均增加了人体耗氧量3.21%,平均增加了二氧化碳呼出量1.27%,计算出单位质量净代谢功率平均提升了2.80%;下肢肌肉活动测试结果表明与不穿外骨骼的实验相比,穿戴外骨骼可有效降低股直肌、股外侧肌和股内侧肌的肌肉活动量。设计对照负重试验,结果证明:由于外骨骼自重无法忽略,增加了受试者的人体综合代谢成本。外骨骼可有效降低穿戴者下肢肌肉的活动量,基本符合外骨骼膝关节的理论助力效率,由于自重的原因,使整体的助力效率并不明显。