测量方法测试外骨骼的适合度
外骨骼，其中许多由弹簧或电机驱动，如果它们的关节与用户的关节不对齐，可能会导致疼痛或受伤。为了降低这些风险，我们开发了一种新的测量方法来测试外骨骼和佩戴它的人是否运动顺畅和协调。
该方法是一种光学跟踪系统 (OTS)，与电影制作人用来使计算机生成的角色栩栩如生的动作捕捉技术不同。 OTS 使用特殊的摄像头来发射光线并捕捉由布置在感兴趣对象上的球形标记反射回来的内容。计算机计算标记对象在 3D 空间中的位置。该方法用于跟踪固定在用户身上的外骨骼和测试件（称为“人工制品”）的运动。
最终的目标是将这些神器放在一个人身上，戴上外骨骼，比较佩戴神器和外骨骼的人的差异，看看它们是否相互协调。如果它们移动不同或不正确，可以进行调整。
研究人员旨在捕捉膝盖的运动——这是人体相对简单的关节之一。为了评估新方法的测量不确定性，他们构建了两条人造腿作为测试台。一个具有现成的假膝，而另一个则采用了更接近真实物体的 3D 打印膝关节。金属板也用弹力绳固定在腿上，以代表外骨骼肢体或附着在身体上的测试工件。在将标记固定到腿和板后，该团队使用 OTS 和数字量角器在整个运动范围内测量膝关节角度。通过比较两组测量值，他们能够确定他们的系统能够准确地跟踪腿部位置。测试还证实，他们的系统可以计算腿和外骨骼板的单独运动，从而使研究人员能够展示两者在移动时的对齐程度。
为了使该方法适用于真实的人的腿，该团队设计并 3D 打印了可调节的人工制品——就像护膝一样——适合用户的大腿和胫骨。与由于自身弹性和下方肌肉收缩而发生变化的皮肤或可能让某些人感到不舒服的紧身衣服不同，这些人工制品提供了一个坚硬的表面，可以稳定、一致地在不同的人身上放置标记。该团队将膝盖人工制品和装饰有反射标记的全身外骨骼安装到人体上。在 OTS 观看的情况下，受试者进行了几组深蹲。测试表明，大多数时候，受试者的腿和外骨骼协调一致地移动。但在短时间内，对象的身体移动了，而外骨骼没有。这些停顿可以通过这种外骨骼的工作方式来解释。
为了提供额外的力量，它使用弹簧，随着人的移动而接合和脱离。当弹簧切换模式时，外骨骼会暂停，暂时阻止用户的移动。通过检测外骨骼功能的细微差别，新的测量方法表现出对细节的关注。
单独的原始数据并不总能揭示拟合是否足够。为了提高他们方法的准确性，该团队还将使用计算算法来分析位置数据。接下来的步骤是为手臂、臀部以及基本上所有外骨骼应该符合的关节开发工件，然后进行类似的测试。
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