4、用于负重坐立转移的髋部主动下肢支撑外骨骼

用于负重坐立转移的髋部主动下肢支撑外骨骼

在日常生活中，坐立转移（Sit-to-Stand，简称 STS）是一项基础且重要的运动功能。目前，现有的大多数研究主要聚焦于为失去行动能力或肌肉力量受损的患者提供运动辅助。而本文设计了一款髋部主动下肢支撑外骨骼（Hals - Exo），旨在为健康人群在负重坐立转移时提供帮助。

1. 研究背景

下肢外骨骼在许多职业领域都得到了广泛研究和实际应用，如中风康复训练、工业工作支持和军事用途等。随着人口老龄化的加剧，外骨骼技术因其减轻劳动负担和保护人类健康的潜力而备受关注。当前很多研究集中在运动辅助方面，如行走、跑步或站立恢复平衡等。然而，如果外骨骼仅支持运动功能，在没有技术人员监控的情况下，它们在人类日常生活中仍难以实现敏捷和安全的动作。

STS 转移是日常生活中最常见的动作之一，对于外骨骼机器人而言，有效辅助 STS 功能对于加速其从实验室环境走向实际应用至关重要。STS 转移的目标通常是将身体的质心（CoM）从坐姿向上移动到直立站姿，同时保持身体平衡。这一过程需要躯干和下肢肌肉的精细协调，以维持整个身体的稳定性。为了深入分析 STS 转移，通常将其运动过程划分为不同阶段，常见的有两阶段（离座阶段和上升阶段）或三阶段（上升阶段后增加稳定阶段）。
- 离座阶段 ：从开始起身到刚刚离开椅子的过程。此阶段的特点是大部分肌肉做功转化为足够的动量，推动质心向前倾斜。
- 上升阶段 ：从离开椅子到直立站立的运动过程，在此阶段下肢肌肉协同工作，将质心向上移动到期望位置。
- 稳定阶段 ：确保直立站立平衡的最后步骤。