来自工程学院的École polytechnique fédérale de Lausanne生物机器人实验室的研究人员研究了八个步态参数,以开发出一个非常复杂的软件程序,该程序使用一个虚拟形象来预测人们走路时根据他们的走路方式消耗了多少能量。共同第一作者Salman Faraji在他的论文中用了整整一节来讨论这个话题。
“阿凡达”是一个拥有两条腿和两只脚的躯干,可以自由配置。用户首先输入自己的身高和体重,然后就可以设置行走速度、双脚距离(步幅和步幅)、抬脚以及躯干和地面的倾斜度。它们还可以增加质量,并模拟身体不同部位被推或拉的效果。只要修改参数,燃烧的卡路里数和消耗的能量就会实时显示出来。
使定制的外骨骼
这个开创性的软件借鉴了近期文献中出现的大量实验,并提供了大量潜在的应用——特别是在医学领域。该软件可用于为外骨骼或定制假肢选择最佳设计,以减少用户的工作量。例如,有了可穿戴的外骨骼,我们可以优化电池和驱动器的位置,或者根据用户喜欢的速度确定理想的步行模式,”该研究的另一位联合首席作者艾米·吴(Amy Wu)说。该软件甚至可以确定背包的位置,以减少能量消耗。“另一方面,如果你的目标是燃烧卡路里,这个软件可以用来找到一系列高代谢成本的运动。”
该软件是在一个机器人实验室中创建的,最初的目的是研究人类步态的力学,用于类人机器人。“人类走路的方式极其复杂。对类人机器人来说,所需的控制水平是一个巨大的挑战,它们常常做得不太对。”“在真正了解人类、动物和机器人运动的所有参数之前,我们还有很长的路要走。”