Запечатлевая движение,
Создавая истории

Экзоскелеты — это носимые механические устройства, которые могут помогать людям выполнять различные задачи, а также улучшать их грузоподъемность и рабочую эффективность. Разработка экзоскелетов является одной из основных областей исследований в настоящее время. 

Оценка координации экзоскелетного робота является важным процессом, прежде чем продукт может быть выведен на рынок. Многие экзоскелетные роботы первого поколения сталкиваются с проблемами координации человек-машина; таким образом, существует настойчивая необходимость в разработке методов для оценки и оптимизации координации экзоскелетных роботов с целью улучшения опыта использования продукта.

В настоящее время исследования взаимодействия человека и машины в экзоскелетах сосредоточены на комфорте и вспомогательных возможностях, а не на координации. Исследователи Сычуаньского университета предложили метод оценки координации в трех измерениях движения с использованием захвата движения. Этот метод был применен к новому пассивному экзоскелету для верхней части тела, находящемуся в разработке.

Эксперимент тестировал новый пассивный экзоскелет верхней части тела, созданный для предоставления вспомогательной силы пожарным и помощи им в различных заданиях по тушению пожаров высокой сложности. Действия, необходимые для тушения пожаров, были разбиты на движения в корональной, сагиттальной и горизонтальной плоскостях. В течение эксперимента были смоделированы три основных задачи.

Двенадцать мужчин были выбраны в качестве экспериментальных субъектов для выполнения трех смоделированных задач как с пассивным экзоскелетом верхней части тела, так и без него. Эти задачи включали боковое поднятие рук, фронтальное поднятие и жим лежа, которые исследовали фронтальную, сагиттальную и горизонтальную плоскости соответственно. Чтобы зафиксировать движения субъектов во время выполнения этих упражнений, исследователи разместили 8 камер оптического захвата движения NOKOV в экспериментальной зоне размером 3,2 м × 2,5 м для записи всего диапазона движений.

Отражающие маркеры были прикреплены на плечах, локтях, запястьях и бедрах с обеих сторон тела. Камеры зафиксировали изменения в расстоянии между локтями, углах плеч и бедер, а также изменения скорости и ускорения в плечевых, запястных и локтевых суставах. Восьми отражающих маркеров, прикрепленных к субъектам, показано на рисунке ниже. 

После экспериментальных испытаний участникам также было предложено дать субъективную оценку своей производительности по пятибалльной шкале Ликерта. Эти данные были сопоставлены с данными, собранными камерами захвата движения, чтобы проверить согласованность данных, оценить координацию между пассивным экзоскелетом верхней части тела и человеком-оператором, а также предоставить количественную справку для дальнейшего совершенствования системы.

Библиография:

   [1] Чжоу Цзяньбин, Гань Цзин, Вэнь Синьюй, Ю Цзинхуа Оценка базовой координации экзоскелета непрошеной верхней конечности[J]. Машиностроение, 2022, 49(04): 74-80.