論文の概要: Systematic Evaluation of Hip Exoskeleton Assistance Parameters for Enhancing Gait Stability During Ground Slip Perturbations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.15056v1
- Date: Wed, 21 Jan 2026 14:58:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.88761
- Title: Systematic Evaluation of Hip Exoskeleton Assistance Parameters for Enhancing Gait Stability During Ground Slip Perturbations
- Title（参考訳）: 地すべり摂動時の歩行安定性向上のためのヒップエキソスケルトン支援パラメータの体系的評価
- Authors: Maria T. Tagliaferri, Inseung Kang,
- Abstract要約: 下肢のエキソ骨格は、歩行摂動時の安定性維持を支援する可能性がある。
ほとんどのエキソスケルトンコントローラは、安定性を向上させるのではなく、歩行のエネルギー的コストを削減するよう最適化されている。
安定性を重視した外骨格制御は、時間的補助パラメータを優先し、ユーザ固有のパーソナライゼーションを含めるべきである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Falls are the leading cause of injury related hospitalization and mortality among older adults. Consequently, mitigating age-related declines in gait stability and reducing fall risk during walking is a critical goal for assistive devices. Lower-limb exoskeletons have the potential to support users in maintaining stability during walking. However, most exoskeleton controllers are optimized to reduce the energetic cost of walking rather than to improve stability. While some studies report stability benefits with assistance, the effects of specific parameters, such as assistance magnitude and duration, remain unexplored. To address this gap, we systematically modulated the magnitude and duration of torque provided by a bilateral hip exoskeleton during slip perturbations in eight healthy adults, quantifying stability using whole-body angular momentum (WBAM). WBAM responses were governed by a significant interaction between assistance magnitude and duration, with duration determining whether exoskeleton assistance was stabilizing or destabilizing relative to not wearing the exoskeleton device. Compared to an existing energy-optimized controller, experimentally identified stability-optimal parameters reduced WBAM range by 25.7% on average. Notably, substantial inter-subject variability was observed in the parameter combinations that minimized WBAM during perturbations. We found that optimizing exoskeleton assistance for energetic outcomes alone is insufficient for improving reactive stability during gait perturbations. Stability-focused exoskeleton control should prioritize temporal assistance parameters and include user-specific personalization. This study represents an important step toward personalized, stability-focused exoskeleton control, with direct implications for improving stability and reducing fall risk in older adults.
- Abstract（参考訳）: 転倒は、高齢者の入院や死亡に関連する主な原因である。
その結果、歩行時の歩行安定性の低下と転倒リスクの低減が、補助デバイスにとって重要な目標となっている。
下肢のエキソ骨格は、歩行中の安定性を維持するためにユーザーを支援する可能性がある。
しかし、ほとんどのエキソスケルトンコントローラは、安定性を向上させるのではなく、歩行のエネルギー的コストを削減するように最適化されている。
援助による安定性の利点を報告する研究もあるが、援助の規模や持続時間といった特定のパラメータの影響は未解明のままである。
このギャップに対処するため,健常成人8例のすべり摂動時の両側股関節外骨格のトルクの大きさと持続時間を体系的に調節し,全身角運動量(WBAM)を用いて安定性を定量化した。
WBAM反応は, 補助量と持続時間の間に有意な相互作用がみられ, エキソスケルトン補助がエキソスケルトン装置を装着した場合と比較して安定か不安定かが決定された。
既存のエネルギー最適化コントローラと比較して、安定性最適化パラメータを実験的に同定し、WBAMの範囲を平均25.7%削減した。
特に, 摂動中のWBAMを最小化するパラメータの組み合わせにおいて, 物体間変動が顕著に観察された。
歩行摂動時の反応安定性向上には,エキソスケルトンによるエネルギー効率の向上だけでは不十分であることが判明した。
安定性を重視した外骨格制御は、時間的補助パラメータを優先し、ユーザ固有のパーソナライゼーションを含めるべきである。
本研究は, 高齢者の安定性向上と転倒リスクの低減に寄与する, 個人化, 安定性を重視した外骨格制御に向けた重要なステップである。
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