Estimating human joint moments unifies exoskeleton control, reducing user effort

外骨骼 计算机科学 控制器(灌溉) 背景(考古学) 均方误差 模拟 工程类 数学 古生物学 统计 农学 生物
作者
Dean D. Molinaro,Inseung Kang,Aaron J. Young
出处
期刊:Science robotics [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:9 (88): eadi8852-eadi8852 被引量:104
标识
DOI:10.1126/scirobotics.adi8852
摘要

Robotic lower-limb exoskeletons can augment human mobility, but current systems require extensive, context-specific considerations, limiting their real-world viability. Here, we present a unified exoskeleton control framework that autonomously adapts assistance on the basis of instantaneous user joint moment estimates from a temporal convolutional network (TCN). When deployed on our hip exoskeleton, the TCN achieved an average root mean square error of 0.142 newton-meters per kilogram across 35 ambulatory conditions without any user-specific calibration. Further, the unified controller significantly reduced user metabolic cost and lower-limb positive work during level-ground and incline walking compared with walking without wearing the exoskeleton. This advancement bridges the gap between in-lab exoskeleton technology and real-world human ambulation, making exoskeleton control technology viable for a broad community.
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