技術の進歩に伴い、ウェアラブルデバイスは急速に発展してきました。 従来のバックパックは輸送を補助する役割を果たしますが、それでも大量の運動を生み出すため、人間の動きと耐荷重を向上させる外骨格ロボット製品が数多く登場しています。
既存の外骨格ロボットの多くは、荷重の静的荷重を地面に伝達し、人体の歩行を支援することができますが、歩行過程では、荷重の慣性力は重心の上下運動によって発生します。人体に追加のエネルギー消費を発生させる原因となる人体の動き。これにより、行進や屋外の科学研究などの大負荷および長距離のシーンの使用が困難になります。
ハルビン工業大学の研究チームは、さまざまな負荷重量と人間の運動周波数に適応できるサスペンションバックパックデバイスの研究を実施しました。 既存のサスペンションバックパックを使用した場合、負荷質量や人の動きの頻度が変化すると、システムのサスペンション効果が大きく変化します。 研究者はまず、人体の重心の運動学的モデリングと、人間の動きの状況に応じた下肢の同等のモデリングを実行しました。これは、サスペンションバックパックの設計の理論的基礎を提供しました。
モデルの精度を検証するために、研究者はNOKOVモーションキャプチャシステムを使用して、人間の重心のモーション軌跡を測定しました。テスト中、テスターの腰の重心近くに3つの反射マーキングポイントを貼り付け、それぞれ5km / h、7km / h、および9km / hの速度でトレッドミル上を移動し、周囲に配置された8つのNOKOVモーションキャプチャレンズを使用します。重心運動データを取得するためにキャプチャするトレッドミル。
NOKOVモーションキャプチャシステムによって取得された重心データは、処理のためにMatlabにインポートされ、取得された人員中心軌道が予測モデル軌道と比較されます。人間の重心の予測曲線と実際の移動曲線は、低速で移動する場合の高い近似値。高速モーションではフィッティング効果は理想的ではありませんが、全体的な傾向は正弦波モーションであり、その差はテスターの歩行に関連しています。このモデルは、人間の動きの過程における重心の変位変化をより適切に表すことができます。
上記のモデルに基づいて、研究者は、軽量で調整可能な負荷、および定力サスペンションバックパックデバイスの幅広いアクティブおよびパッシブの組み合わせを開発し、定力サスペンションバックパックデバイスの実験システムを確立し、定力メカニズムのバランステストを完了しました。慣性力試験、人的エネルギー代謝試験、行動適応性試験などの試験は、すべての試験結果が指標要件を満たし、定力サスペンションバックパックの設計の合理性と制御戦略の有効性を検証し、慣性の影響を効果的に低減します人体への力人体のエネルギー代謝を減らす効果。
参考文献：[1] Ju Haotian。定力サスペンションバックパックの動的除荷技術に関する研究[D]。ハルビン工業大学、2021年。
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