即使是机器人也会犯错误人类如何用不完美的外骨骼行走

密歇根大学研究人员的一项新研究表明，当下肢外骨骼(佩戴在腿部的机械结构)无法正常工作时，有些人会迅速调整，而另一些人会用脚踝或臀部进行补偿，从而消耗比必要的更多的能量。

这些结果发表在《IEEE 机器人与自动化快报》上，为未来协同自适应外骨骼算法的开发提供了信息，这意味着人和外骨骼都可以相互学习和适应。

机器人学、工业与运营副教授 Leia Stirling 表示：“外骨骼是一种潜在的非常令人兴奋的支持移动性的技术，但它们也可以创造新的认知需求和心理表征，人们需要学会使用它们才能发挥作用。”工程和该论文的合著者。

“重要的是要明白，并不是每个人都会以同样的方式对技术做出反应，”斯特林补充道。

下肢外骨骼必须符合人类目标，例如减少行走所需的能量。必须考虑身体运动、认知决策和技术的相互作用，以实现人与机器人之间的协调啮合，即流畅性。

为了提高流畅度，外骨骼被设计成能够适应佩戴者的行走步态和环境，但有时它们也会出错。环境的变化、人员的目标或设备通过传感器的感知都会影响操作。

为了测试人们如何应对外骨骼错误，研究参与者没有残疾，在跑步机上行走，同时双腿佩戴 Dephy ExoBoot 脚踝外骨骼。该模型旨在减少军事应用的肌肉激活和能量消耗。研究人员引入了一种外骨骼控制算法，该算法具有五种不同的固定错误率，最高可达 10% 的错误率，即 90% 的准确度，以研究准确度如何影响步行行为。

研究人员使用动作捕捉摄像头系统，评估了外骨骼按计划运行以及未正确启动或在正确时间运行时人们的行走方式。

该论文的第一作者、机器人学博士生 Man I (Maggie) Wu 表示：“在误启动后，我们发现有些人仍然按照以下步骤有效地使用该系统。”

“然而，我们也观察到了限制外骨骼实用性的补偿机制。例如，一些参与者在错过驱动后开始更多地弯曲臀部，即使外骨骼在适当的时间激活，”吴补充道。

最好避免用户用臀部或脚踝补偿错误的情况，因为它需要额外的肌肉激活和能量。

斯特林说：“如果系统的目标是通过减少某人需要付出的努力来提高他们的耐力，但用户实际上付出了更多的努力，那么该系统将无法实现目标。”

尽管这种特殊的设计是为了提高非残疾人的耐力而开发的，但支持行走的外骨骼有可能帮助因衰老、受伤或疾病而行动受限的人。

探索人类与外骨骼的交互可以为外骨骼算法的开发提供信息，以支持未来用户的直观行走策略。

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