Инерциальные измерительные блоки (IMU), установленные на обуви, служат входными сенсорными данными, необходимыми для синхронизации роботизированной помощи с движениями человека. Эти датчики выполняют обнаружение критических событий походки в реальном времени, в частности, отрыва носка и средней фазы переноса ноги. Мгновенно идентифицируя эти моменты, блок управления экзоскелета может сегментировать цикл ходьбы и активировать вспомогательные силы именно тогда, когда они нужны пользователю.
Основная функция этих датчиков — преодолеть разрыв между намерением человека и действием робота. Постоянно отслеживая ориентацию и ускорение конечностей, они позволяют экзоскелету обеспечивать целенаправленную поддержку подошвенного сгибания при отталкивании и помощь в тыльном сгибании во время переноса ноги.
Механика обнаружения походки
Исследование сенсорных технологий
Чтобы понять функцию, сначала нужно понять аппаратное обеспечение. Высокоточные IMU обычно интегрируют трехосевые акселерометры, гироскопы и магнитометры.
Эти внутренние компоненты работают вместе, чтобы захватывать 3D кинематические данные. Это позволяет системе реконструировать точное движение и ориентацию стопы в реальном времени.
Идентификация критических событий
Основная польза IMU, установленных на обуви, заключается в онлайн-обнаружении конкретных моментов шага. Система запрограммирована на поиск отрыва носка (когда стопа отрывается от земли) и средней фазы переноса ноги (когда нога движется вперед).
Это обнаружение не ограничивается здоровой конечностью. Датчики способны отслеживать как паретические (пораженные), так и непаретические конечности, гарантируя, что система адаптируется к асимметричным моделям ходьбы, часто встречающимся в реабилитационных условиях.
Сегментация в реальном времени
Сырые данные малополезны без контекста. Данные IMU обрабатываются алгоритмами для сегментации непрерывного движения ходьбы на отдельные фазы.
Это создает динамическую карту цикла походки пользователя в реальном времени. Система управления использует эту карту, чтобы определить, на каком этапе шага находится пользователь в любую миллисекунду.
Синхронизация вспомогательных сил
Оптимизация отталкивания
Как только IMU обнаруживает событие "отрыв носка", экзоскелет активирует поддержку подошвенного сгибания.
Это имитирует действие икроножных мышц, толкающих стопу вниз. Обеспечение помощи в этот конкретный момент максимизирует движущую силу, делая ходьбу более энергоэффективной для пользователя.
Обеспечение безопасности фазы переноса
После отталкивания IMU обнаруживает фазу "среднего переноса". При обнаружении система активирует поддержку тыльного сгибания.
Эта помощь поднимает пальцы ног вверх. Это критически важно для предотвращения "свисающей стопы" или спотыкания, гарантируя, что стопа безопасно отрывается от земли, когда нога движется вперед для следующего шага.
Понимание компромиссов
Алгоритмическая сложность
Хотя IMU предоставляют объективные кинематические данные, сырой вывод является сложным. Он требует сложных алгоритмов для обработки данных об ускорении и вращении в чистый, пригодный для использования сигнал.
Если алгоритмы не смогут точно реконструировать 3D-модель, система может неправильно интерпретировать движение. Это требует высокой вычислительной эффективности, чтобы гарантировать отсутствие задержки между обнаружением и действием.
Зависимость от точности датчика
Качество управления полностью зависит от точности датчика. IMU низкого качества могут страдать от "дрейфа" или шума, что приводит к неточному обнаружению событий.
Для поддержания точного времени, необходимого для подошвенного и тыльного сгибания, аппаратное обеспечение должно использовать высокоточные компоненты, способные поддерживать точность в течение длительного времени использования.
Сделайте правильный выбор для вашей цели
Реализация IMU, установленных на обуви, сильно зависит от конкретных потребностей вашего приложения экзоскелета.
- Если ваш основной фокус — энергоэффективность: Приоритезируйте точность обнаружения отрыва носка, поскольку точное время подошвенного сгибания обеспечивает наибольший прирост мощности для пользователя.
- Если ваш основной фокус — безопасность и предотвращение падений: Приоритезируйте чувствительность обнаружения среднего переноса ноги, чтобы гарантировать надежную активацию тыльного сгибания для предотвращения спотыкания.
- Если ваш основной фокус — реабилитация: Убедитесь, что ваши алгоритмы обработки могут обрабатывать асимметричные данные от паретических конечностей, поскольку их кинематические характеристики часто отличаются от характеристик здоровой походки.
Успех заключается в выборе высокоточных датчиков, которые могут мгновенно преобразовывать сырые данные ускорения в действенные временные параметры походки.
Сводная таблица:
| Компонент/Функция | Функция в мягких экзоскелетах | Преимущество для пользователя |
|---|---|---|
| Трехосевые датчики | Захватывает 3D ускорение и ориентацию | Точная реконструкция движения |
| Обнаружение отрыва носка | Активирует поддержку подошвенного сгибания | Увеличивает движущую силу и эффективность |
| Обнаружение среднего переноса ноги | Активирует поддержку тыльного сгибания | Предотвращает свисание стопы и спотыкание |
| Сегментация походки | Картирование фаз ходьбы в реальном времени | Синхронизированная, адаптивная роботизированная поддержка |
Сотрудничайте с 3515 для высокоточных решений для обуви
Как крупномасштабный производитель, обслуживающий дистрибьюторов и владельцев брендов, 3515 предлагает комплексные производственные возможности для всех типов обуви. Наша флагманская серия защитной обуви и обширный портфель — охватывающий рабочие и тактические ботинки, обувь для активного отдыха, тренировочную обувь и кроссовки — обеспечивают идеальную основу для интеграции передовых технологий, таких как сенсоры экзоскелета.
Независимо от того, нужна ли вам прочная обувь для промышленной безопасности или специализированные конструкции для проектов помощи при ходьбе, наше производственное мастерство гарантирует, что ваши оптовые потребности будут удовлетворены с точностью. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши производственные потребности!
Ссылки
- Lizeth H. Sloot, Conor J. Walsh. Effects of a soft robotic exosuit on the quality and speed of overground walking depends on walking ability after stroke. DOI: 10.1186/s12984-023-01231-7
Эта статья также основана на технической информации из 3515 База знаний .
Связанные товары
- Оптовая торговля нескользящие сапоги безопасности Производитель - Пользовательские прокол и стальной палец
- Премиальные утепленные защитные ботинки и полуботинки для оптовых и крупнооптовых заказов
- Премиальные тактические защитные ботинки оптом с быстрой шнуровкой
Люди также спрашивают
- Как правильное обслуживание ботинок повышает производительность во время использования? Обеспечьте сцепление, поддержку и долговечность
- Какова конкретная функция высокоточных 3D-сканеров при подготовке обуви? Откройте для себя цифровую точность
- Почему дышащие ткани и многослойная композитная сетка необходимы в обуви для пожилых людей? Защита здоровья стареющей кожи
- Каково назначение нагревательной стальной пластины на станции для патинирования? Освойте точную вязкость воска для роскошной отделки
- Какую роль играет технология виртуальной примерки в обувной индустрии? Увеличьте онлайн-продажи, устранив беспокойство по поводу размера
- Какие советы даются по выбору зимней велосипедной обуви? Руководство по сохранению тепла и сухости
- Можно ли стирать изделия из Кордуры в стиральной машине? Да, но следуйте этим ключевым правилам, чтобы защитить ваше снаряжение.
- Каковы преимущества использования жидкого силикона для прототипов каблуков обуви? Максимальная детализация и долговечность формы
