3、新型双足轮式外骨骼人机舒适度感知分析与中风幸存者脚踝康复研究

新型双足轮式外骨骼人机舒适度感知分析与中风幸存者脚踝康复研究

1. 双足轮式外骨骼与人体舒适度感知分析

人体舒适度感知与环境因素密切相关，姿势舒适度是指与环境交互时所感知到的幸福程度，但由于受个人判断影响，不易检测和测量。过去，研究人员通过问卷等方式计算舒适度/不舒适度，定义了多种舒适度评估量表，如BDP量表、REBA方法、Borg RPE量表、CRS量表等；也有一些科学方法，如测量补偿运动、分析压力中心位移和腰椎曲率变化、获取等舒适度关节角度等。

新型双足轮式外骨骼机器的设计旨在为完全失去行动能力的人提供帮助。该外骨骼由带轮的脚、旋转电机、关节执行器等组成，能实现站立、坐立、行走/跑步等姿势。为评估使用该机器时的舒适度和不舒适度，使用OpenSim软件创建肌肉骨骼模型。具体使用了两个模型，一个用于模拟站立和行走，另一个用于模拟跑步，并对其进行修改以模拟穿戴外骨骼的情况，得到四个模型。

肌肉舒适度函数 $C_i$ 的计算公式为：
$C_i = \int_{0}^{t}(1 - \alpha_i) dt; i = 1, 2, …$
其中，$t$ 是时间，$\alpha_i$ 是实时负载率，即有效肌肉力量 $F_i$ 与最大肌肉力量 $F_{imax}$ 的比值：
$\alpha_i = F_i/F_{imax}$

肌肉舒适度指数（MCI）$x_i$ 的计算公式为：
$x_i = \frac{c_i}{c_{imax}}; i = 1, 2, …$
其中，$c_i$ 是一段时间的舒适度值，$c_{imax}$ 是该时间段内身体不运动时的最大肌肉舒适度值。

根据计算得到的舒适度指数，可将舒适度分为