論文の概要: Effects of Assistance Delay on Joint Mechanics and Energetics in Biological Torque Control of a Hip Exoskeleton
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.25417v1
- Date: Mon, 21 Sep 2026 21:17:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-23 18:04:04.118109
- Title: Effects of Assistance Delay on Joint Mechanics and Energetics in Biological Torque Control of a Hip Exoskeleton
- Title（参考訳）: ヒップ外骨格の生体トルク制御における補助遅延が関節力学とエネルギーに及ぼす影響
- Abstract要約: 生体トルク制御マップは、ヒトの関節モーメントを外骨格補助に推定する。
歩行時の股関節外骨格機能に対する補助遅延の影響について検討した。
以上の結果から, 生体トルクマッピングは, 支援関節の目的と機械的役割に基づいて評価されるべきであることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.110498055680178
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Biological torque control directly maps an estimated human joint moment to exoskeleton assistance, providing a task-agnostic strategy for supporting diverse locomotor activities. However, it remains unclear whether a fixed state-to-torque mapping provides effective assistance across biomechanically distinct tasks. We examined how assistance delay affected hip exoskeleton performance during level-ground (LG), ramp-ascent (RA), and ramp-descent (RD) walking. Eight participants completed a zero-torque baseline condition and five active assistance conditions with delays ranging from 40 to 320 ms. Across tasks and active delays, assistance reduced net metabolic rate by 5.24%, positive biological hip joint work by 5.86%, and total lower-limb positive joint work by 1.68% (all p < 0.05). Assistance delay affected both joint-work outcomes (both p < 0.001) but not net metabolic rate. Mechanical unloading generally decreased with increasing delay, whereas metabolic benefits remained comparatively stable. Relative to the zero-torque condition, net metabolic rate decreased by 9.75% during LG and 7.20% during RA but increased by 1.23% during RD. We did not detect task-dependent differences in the delay response. Our findings indicate that biological torque mappings should be evaluated based on the target outcome and mechanical role of the assisted joint, and that predominantly positive-power assistance may not generalize to negative-work-dominant locomotion without modification.
- Abstract（参考訳）: 生物学的トルク制御は、推定された人間の関節モーメントを外骨格補助に直接マッピングし、多様な運動を支援するタスク非依存の戦略を提供する。
しかし、固定状態からトルクマッピングが生体力学的に異なるタスクに対して効果的な支援を提供するかどうかは不明である。
レベルグラウンド(LG),ランプ上昇(RA),ランプ急速歩行(RD)における股関節外骨格機能への影響について検討した。
8人の被験者がゼロトルクベースライン条件と5つのアクティブアシスト条件を完了し, 作業時間40～320ms, 作業時間, アクティブ遅延, ネット代謝率5.24%, 正の生物学的股関節関節5.86%, 合計の下肢正の関節1.68%(全p < 0.05)を達成した。
維持遅延は両共同作業結果(p < 0.001)に影響を及ぼしたが, 純代謝率には影響しなかった。
機械的アンロードは一般的に遅延の増加とともに減少し、代謝的利益は比較的安定していた。
ゼロトルク条件とは対照的に,LGでは9.75%,RAでは7.20%,RDでは1.23%であった。
遅延応答のタスク依存的差異は検出されなかった。
以上の結果から, 生体トルクマッピングは補助関節の目的と機械的役割に基づいて評価されるべきであり, 主に正のパワーアシストは, 修正なしでは負の作業優位な運動に一般化できない可能性が示唆された。
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