双足机器人下楼梯动作的设计与生成

上下楼梯是人们典型,常见的动作,研究其动作生成算法是实现稳定步态的重要保证;以双足机器人为研究对象,以下楼梯动作为例,基于重复变换的上体重心移动法提出双足机器人下楼梯动作的设计方法;通过仿真生成了3种典型模式的下楼梯动作过程,评价了下楼梯过程中各关节的角度变化,力矩变化和稳定性,讨论了楼梯参数变化对机器人各关节负担的影响;仿真结果表明,通过改变下楼梯的方式,可以减轻下楼梯对腿部损伤关节的负担,提高安全性,实现稳定的下楼梯动作;为福祉,康复医疗教育提供依据。

上、下楼梯时认知任务介入对下肢协调性影响的研究

目的:探讨上、下楼梯时附加认知任务,年龄差异(组间)及任务难度(组内)对步态时空及下肢关节协调参数的影响。方法:18位健康老年人为老年组,18位健康大学生为年轻组,各组内均为9男9女,依次接受认知任务测试、上、下楼测试(单任务)及上、下楼合并认知任务测试(双任务)。结果:认知任务方面,两种任务情境下各年龄组上楼回答次数皆显著多于下楼。步态参数方面,两种任务情境下年轻组相对于老年组,以及各年龄组在单任务情境下相对于双任务,皆呈现较短步行时间、较快步行频率、速度及较大步行长度的情形。下肢协调性方面,年轻组上楼过渡时摆动期的膝-踝协调稳定度在双任务下较单任务差,而处于双任务情境下,年轻组上楼过程中支撑期的膝-踝协调稳定度比老年组差;年轻组下楼过程中摆动期的髋-膝协调稳定度在ST和DT中都比老年组差,老年组膝-踝协调稳定度比年轻组差,下楼过渡时,年轻组支撑期髋-膝协调稳定度在两种任务情境下皆比老年组差。结论:老年人和年轻人会根据任务难度来选择是否专注于认知任务上,此外年轻人因有足够下肢肌力控制而采取较大胆动作策略,导致其上下楼梯时下肢协调稳定度较差,而老年人则趋向选择较保守的策略来维持下肢关节协调稳定度。