31、可穿戴机器人步态安全风险与应对策略

可穿戴机器人步态安全风险与应对策略

1. 可穿戴机器人独特的摔倒触发因素

在摆动阶段，多数可穿戴机器人会在横向扩展身体尺寸，这使得机器人在狭窄空间（如门或家具间）与物体接触的可能性增加。体感不匹配也会放大这种接触风险。然而，这些可穿戴机器人特有的摔倒触发因素却很少被研究。为了安全使用可穿戴机器人，有必要分析针对这些新摔倒触发因素的反应动作。

2. 可穿戴机器人与穿戴者运动不匹配问题

2.1 检测穿戴者意图的方法

• 检测穿戴者运动迹象的功能对可穿戴机器人算法至关重要，它能根据穿戴者意图施加辅助扭矩。若检测延迟或误判运动意图，会导致机器人与穿戴者运动不匹配，造成不适并干扰穿戴者运动。
• 检测穿戴者运动意图的典型方法：
  • 观察穿戴者引起的机器人运动，使用编码器等传感器进行运动检测来施加辅助扭矩。
  • 对于肌肉无力自行移动机器人的穿戴者，肌电图（EMG）或机器人与穿戴者接触部位的相互作用力适合用于预测运动意图，且 EMG 传感可减少机器人运动与穿戴者意图之间的时间延迟。
  • 在步态辅助方面，利用步态运动周期性的方法可与步态周期（GC）同步，基于估计 GC 的算法（如中央模式发生器 CPG）能在几个 GC 内与步态运动同步。

以下是检测方法的总结表格：
|检测方法|适用人群|优点|
| ---- | ---- | ---- |
|观察机器人运动|一般穿戴者|广泛应用，辅助检测运动|
|EMG 或相互作用力|肌肉无力者|预测意图，减少时间延迟|