下肢エクソスーツのアンカーポイント位置がエネルギー消費と生体力学に与える影響
Impact of a Lower Limb Exosuit Anchor Points on Energetics and Biomechanics
股関節屈曲を支援するエクソスーツのアンカーポイント位置を変え、歩行時の筋活動と代謝消費を測定した。膝後方・股関節前方の配置で筋活動が最大10.21%、代謝が最大18.45%削減できるが、最適位置は個人差が大きいことを示した。
詳しい要約
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※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。
著者: Chiara Lambranzi, Giulia Oberti, Christian Di Natali, Darwin G. Caldwell, Manuela Galli, Elena De Momi, Jesùs Ortiz
分類: physics.med-ph, cs.RO, eess.SP
原文アブストラクト
Anchor point placement is a crucial yet often overlooked aspect of exosuit design since it determines how forces interact with the human body. This work analyzes the impact of different anchor point positions on gait kinematics, muscular activation and energetic consumption. A total of six experiments were conducted with 11 subjects wearing the XoSoft exosuit, which assists hip flexion in five configurations. Subjects were instrumented with an IMU-based motion tracking system, EMG sensors, and a mask to measure metabolic consumption. The results show that positioning the knee anchor point on the posterior side while keeping the hip anchor on the anterior part can reduce muscle activation in the hip flexors by up to 10.21\% and metabolic expenditure by up to 18.45\%. Even if the only assisted joint was the hip, all the configurations introduced changes also in the knee and ankle kinematics. Overall, no single configuration was optimal across all subjects, suggesting that a personalized approach is necessary to transmit the assistance forces optimally. These findings emphasize that anchor point position does indeed have a significant impact on exoskeleton effectiveness and efficiency. However, these optimal positions are subject-specific to the exosuit design, and there is a strong need for future work to tailor musculoskeletal models to individual characteristics and validate these results in clinical populations.
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