論文の概要: Task-Agnostic Exoskeleton Control Supports Elderly Joint Energetics during Hip-Intensive Tasks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.22580v1
- Date: Mon, 23 Mar 2026 21:18:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-25 19:53:37.192871
- Title: Task-Agnostic Exoskeleton Control Supports Elderly Joint Energetics during Hip-Intensive Tasks
- Title（参考訳）: タスク非依存性外骨格制御による高齢者のヒップ集中作業時の関節運動支援
- Authors: Jiefu Zhang, Nikhil V. Divekar, Chandramouli Krishnan, Robert D. Gregg,
- Abstract要約: 高齢者は腰の需要を増大させることで足首機能の低下を補う。
この補償シフトは、加齢に伴う最大股関節パワーの低下と一致する。
関節力に本質的に敏感なタスク非依存型股関節外骨格制御系を実装した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.196985524737783
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Age-related mobility decline is frequently accompanied by a redistribution of joint kinetics, where older adults compensate for reduced ankle function by increasing demand on the hip. Paradoxically, this compensatory shift typically coincides with age-related reductions in maximal hip power. Although robotic exoskeletons can provide immediate energetic benefits, conventional control strategies have limited previous studies in this population to specific tasks such as steady-state walking, which do not fully reflect mobility demands in the home and community. Here, we implement a task-agnostic hip exoskeleton controller that is inherently sensitive to joint power and validate its efficacy in eight older adults. Across a battery of hip-intensive activities that included level walking, ramp ascent, stair climbing, and sit-to-stand transitions, the exoskeleton matched biological power profiles with high accuracy (mean cosine similarity 0.89). Assistance significantly reduced sagittal plane biological positive work by 24.7% at the hip and by 9.3% for the lower limb, while simultaneously augmenting peak total (biological + exoskeleton) hip power and reducing peak biological hip power. These results suggest that hip exoskeletons can potentially enhance endurance through biological work reduction, and increase functional reserve through total power augmentation, serving as a promising biomechanical intervention to support older adults' mobility.
- Abstract（参考訳）: 年齢関連モビリティ低下は、高齢者が股関節の需要を増大させることで足首機能低下を補う関節運動学の再分配を伴うことが多い。
逆説的に、この補償シフトは典型的には、加齢に伴う最大股関節パワーの低下と一致する。
ロボット外骨格はすぐにエネルギスティックな利点をもたらすことができるが、従来のコントロール戦略では、家庭やコミュニティにおける移動性の要求を完全に反映していない定常歩行のような特定のタスクに制限されていた。
そこで本研究では,関節力に本質的に敏感なタスク非依存型股関節外骨格制御装置を実装し,その有効性を検証する。
レベルウォーキング,ランプ上昇,階段登上,スタンディング・トゥ・スタンド・トランジションを含む腰の激しい活動のバッテリーは,バイオパワープロファイルと高い精度で一致した(平均コサイン類似度0.89)。
アシスタンスにより、股関節の生体陽性が24.7%減少し、下肢の9.3%減少し、同時にピーク総ヒップパワー(生物学的および外骨格)が増加し、ピーク生物学的ヒップパワーが低下した。
以上の結果から, 腰部外骨格は, 生物作業の削減により持続性を高め, 総力増強により機能的予備力を増強し, 高齢者の移動を支援するための有望なバイオメカニカル介入として機能する可能性が示唆された。
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