Real-Time Assistive Control via IMU Locomotion Mode Detection in a Soft Exosuit: An Effective Approach to Enhance Walking Metabolic Efficiency

外骨骼 惯性测量装置 动力外骨骼 楼梯 可穿戴计算机 工作(物理) 计算机科学 运动学 控制器(灌溉) 步态 模拟 物理医学与康复 人工智能 工程类 医学 机械工程 农学 土木工程 物理 经典力学 生物 嵌入式系统
作者
Xiao-Hui Zhang,Enrica Tricomi,Francesco Missiroli,Nicola Lotti,Lorenzo Masia
出处
期刊:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-12
标识
DOI:10.1109/tmech.2023.3322269
摘要

In order to substantially improve human's walking endurance and energy economy, wearable assistive devices need to accurately recognize and timely adapt to different locomotion modes, such as ascending/descending stairs or level ground walking. In this work, we developed a control strategy for a soft hip exosuit entirely based on inertial measurement units (IMUs), able to online distinguish among three different walking patterns and optimally assist the user's gait phase. A time-delay compensation strategy was incorporated in the controller to promote high human-device synchronicity. The effectiveness of this control strategy was tested on healthy participants during overground walking consisting of a combination of staircases and level grounds. We found that the overall accuracy of the IMUs classification strategy based on human kinematics exceeded 90% for the three locomotion modes. Preliminary results showed that our assistive exosuit reduced the wearer's metabolic rate by 13.4% during walking when compared with an unpowered condition, and by 8.5% with respect to not wearing the exosuit at all. This work contributes to the development of compact high-performance lower-limb assistive technologies and their exploitation in real-world applications.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
惊蛰发布了新的文献求助50
刚刚
郭优优发布了新的文献求助10
刚刚
charry完成签到,获得积分10
刚刚
幼稚园扛把子完成签到,获得积分10
2秒前
火星上的西牛完成签到,获得积分10
3秒前
7秒前
学的想泗完成签到,获得积分10
8秒前
Spice完成签到 ,获得积分10
9秒前
共享精神应助长雁采纳,获得10
9秒前
大力的灵雁应助Yuxi采纳,获得30
11秒前
好运常伴吾身完成签到,获得积分10
11秒前
蛋卷完成签到 ,获得积分10
11秒前
帅气书白完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
star完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
米米完成签到 ,获得积分10
15秒前
开心一夏发布了新的文献求助10
16秒前
学的想泗发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
Luccvy完成签到,获得积分10
17秒前
漫步海滩完成签到,获得积分10
18秒前
破碎时间完成签到 ,获得积分10
20秒前
Song完成签到 ,获得积分10
20秒前
same发布了新的文献求助30
21秒前
arniu2008应助PziPzi采纳,获得10
22秒前
精明的寒天完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
24秒前
Lx完成签到,获得积分10
25秒前
smile完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
所所应助奋斗的灭龙采纳,获得10
27秒前
27秒前
28秒前
郭优优发布了新的文献求助10
29秒前
liao完成签到 ,获得积分10
29秒前
30秒前
Jasper应助荣荣采纳,获得10
31秒前
qizhang发布了新的文献求助10
31秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6029605
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7701201
关于积分的说明 16190728
捐赠科研通 5176741
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2770240
邀请新用户注册赠送积分活动 1753599
关于科研通互助平台的介绍 1639278