Modelado y análisis de la función del pie en la marcha humana utilizando un modelo de péndulo invertido de dos grados de libertad con un pie arqueado
Autores: Xiang, Qian; Guo, Shijie; Wang, Jiaxin; Hashimoto, Kazunobu; Liu, Yong; Liu, Lei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado y análisis de la función del pie en la marcha humana utilizando un modelo de péndulo invertido de dos grados de libertad con un pie arqueado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Modelos de marcha
Exoesqueletos de miembros inferiores
Modelo de péndulo invertido
Dos grados de libertad
Factor de balanceo
Cinemática de la marcha.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Los modelos de marcha son importantes para el diseño y control de exoesqueletos de miembros inferiores. El modelo de péndulo invertido tiene ventajas en simplicidad y eficiencia computacional, pero también tiene limitaciones de simplificación y falta de realismo. Este artículo propone un modelo de marcha de péndulo invertido de dos grados de libertad (DOF) considerando las articulaciones de rodilla para describir las características de la marcha humana. Se define un nuevo parámetro, el factor de balanceo, para expresar la función del pie en el modelo, y se investigan las relaciones entre el factor de balanceo y los parámetros de la marcha. Se realizaron experimentos para verificar el modelo probando a siete adultos sanos a diferentes velocidades de marcha. Los resultados demuestran que el factor de balanceo tiene una fuerte relación con otros parámetros cinemáticos de la marcha, por lo que se puede utilizar como un parámetro simple para expresar la cinemática de la marcha. Además, el factor de balanceo se puede utilizar para identificar estilos de marcha con alta precisión, incluyendo la marcha con pequeños pasos interrumpidos en un 99.57%, la marcha ineficiente en un 98.14%, y la marcha normal en un 99.43%.
Descripción
Los modelos de marcha son importantes para el diseño y control de exoesqueletos de miembros inferiores. El modelo de péndulo invertido tiene ventajas en simplicidad y eficiencia computacional, pero también tiene limitaciones de simplificación y falta de realismo. Este artículo propone un modelo de marcha de péndulo invertido de dos grados de libertad (DOF) considerando las articulaciones de rodilla para describir las características de la marcha humana. Se define un nuevo parámetro, el factor de balanceo, para expresar la función del pie en el modelo, y se investigan las relaciones entre el factor de balanceo y los parámetros de la marcha. Se realizaron experimentos para verificar el modelo probando a siete adultos sanos a diferentes velocidades de marcha. Los resultados demuestran que el factor de balanceo tiene una fuerte relación con otros parámetros cinemáticos de la marcha, por lo que se puede utilizar como un parámetro simple para expresar la cinemática de la marcha. Además, el factor de balanceo se puede utilizar para identificar estilos de marcha con alta precisión, incluyendo la marcha con pequeños pasos interrumpidos en un 99.57%, la marcha ineficiente en un 98.14%, y la marcha normal en un 99.43%.