在穿着踝关节外骨骼行走时，阻抗参数仅有微小可察觉的变化

《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》：Just Noticeable Difference of Impedance Parameters while Walking in an Ankle Exoskeleton

　　

摘要：

外骨骼已被用于在多种环境中增强或提高人类的表现。为了使外骨骼发挥最大效用，研究人员需要了解控制参数的变化如何影响人类的感知。虽然已经研究了静态状态下的阻抗参数对感知的影响，但尚未在行走过程中进行相关研究。本研究探讨了用户在行走过程中对外骨骼阻抗控制参数微小变化的可检测性。通过让受试者报告他们在不同刚度和踝关节角度控制速率范围内何时能够察觉到刺激变化，利用心理测量函数计算了最小可觉差异（JND）。结果表明，踝关节刚度的JND约为42%，踝关节角度控制速率的JND约为49%。这一数值是静态状态下阻抗参数JND的3倍以上。此外，实际JND可能比测量值更高。目前尚不清楚参考刺激是否对JND产生了影响。实验过程中可能发生的任何学习效应似乎并未影响受试者对JND的判断能力。JND的增加可能是由多种因素导致的，包括由于双重任务处理和触觉门控效应导致的认知负荷增加。这表明，这些外骨骼控制参数可以在用户无法察觉差异的情况下进行显著调整，从而有可能在优化过程中考虑其他参数（如代谢成本）。