論文の概要: Control of Powered Ankle-Foot Prostheses on Compliant Terrain: A Quantitative Approach to Stability Enhancement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06896v1
- Date: Sun, 07 Dec 2025 15:46:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.187349
- Title: Control of Powered Ankle-Foot Prostheses on Compliant Terrain: A Quantitative Approach to Stability Enhancement
- Title（参考訳）: 整合テランのパワードアンクルフード補綴物の制御:安定性向上のための定量的アプローチ
- Abstract要約: 本研究は, 動力補綴物の準剛性を調整し, 歩行安定性を向上するアプタンスベースの制御戦略を実験的に検証する。
その結果, 現実環境における転倒リスクを低減するため, 適応的, 安定性に配慮した補綴制御の可能性が示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.204918347869259
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Walking on compliant terrain presents a substantial challenge for individuals with lower-limb amputation, further elevating their already high risk of falling. While powered ankle-foot prostheses have demonstrated adaptability across speeds and rigid terrains, control strategies optimized for soft or compliant surfaces remain underexplored. This work experimentally validates an admittance-based control strategy that dynamically adjusts the quasi-stiffness of powered prostheses to enhance gait stability on compliant ground. Human subject experiments were conducted with three healthy individuals walking on two bilaterally compliant surfaces with ground stiffness values of 63 and 25 kN/m, representative of real-world soft environments. Controller performance was quantified using phase portraits and two walking stability metrics, offering a direct assessment of fall risk. Compared to a standard phase-variable controller developed for rigid terrain, the proposed admittance controller consistently improved gait stability across all compliant conditions. These results demonstrate the potential of adaptive, stability-aware prosthesis control to reduce fall risk in real-world environments and advance the robustness of human-prosthesis interaction in rehabilitation robotics.
- Abstract（参考訳）: 順応した地形で歩くことは、下肢切断を受けた個人にとって重大な課題となり、既に落下するリスクが高まる。
動力付足関節義足は速度や硬い地形に適応可能であるが、柔らかい表面や適合した表面に最適化された制御戦略は未調査のままである。
本研究は, 動力補綴物の準剛性を動的に調整し, 歩行安定性を向上するアプタンスベースの制御戦略を実験的に検証する。
両面に適合した2面を歩いた3人の健常人を対象に,実世界のソフトな環境を代表して,63kN/mと25kN/mの硬さで被験者実験を行った。
位相像と2つの歩行安定性指標を用いて制御器の性能を定量化し,転倒リスクの直接評価を行った。
剛性地形向けに開発された標準位相可変制御器と比較して、提案したアプタンス制御器は、全ての条件を満たす歩行安定性を一貫して改善した。
これらの結果は、現実環境における転倒リスクを低減し、リハビリテーションロボティクスにおける人-義肢相互作用の堅牢性を高めるために、適応的、安定性に配慮した義肢制御の可能性を示す。
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