革命性光学追踪法确保外骨骼完美贴合与用户安全
外骨骼多由弹簧或电机驱动，若关节未与使用者对齐会导致疼痛或受伤。为降低风险，开发新测量方法测试外骨骼与穿戴者是否平滑协调移动。
该方法是光学追踪系统（OTS），类似电影制作中让电脑生成角色栩栩如生的动作捕捉技术。OTS使用发光并捕捉球形标记反射光的特殊摄像机。计算机计算标记物体在三维空间位置。该方法用于追踪外骨骼运动及固定在用户身上的测试件（“工件”）。
最终目标：将工件戴在人身上，穿上外骨骼，比较佩戴工件的人与外骨骼的差异，看两者是否协同移动。若移动不同或贴合不当，可调整。
研究人员旨在捕捉膝关节——人体相对简单的关节——运动。为评估新方法测量不确定度，他们构建两条人造腿作为测试台。一条配备现成假肢膝，另一条用3D打印膝更贴近真实。金属板用弹力绳固定在腿上代表外骨骼肢体或贴身测试工件。在腿和板上固定标记后，团队用OTS和数字量角器测量膝关节全幅度运动角度。对比两组测量，确定系统能准确追踪腿部位置。测试还确立系统能计算腿和外骨骼板的独立运动，展示两者移动时的对齐程度。
为适配真人腿部，团队设计3D打印可调工件——像护膝一样贴合用户大腿和小腿。不同于皮肤因弹性和下层肌肉收缩而位移，或紧身衣可能不适，这些工件提供刚性表面，在不同人身上稳定一致放置标记。团队给人体受试者装上膝关节工件和贴有反光标记的全身外骨骼。OTS监视下受试者做几组深蹲。测试显示大部分时间受试者腿和外骨骼协同移动。但有短暂时刻，受试者身体动而外骨骼不动。这些停顿可由该外骨骼工作方式解释。
为提供额外力量，它使用弹簧，随人移动接合和分离。弹簧切换模式时外骨骼暂停，暂时阻碍用户运动。新测量方法检测到外骨骼功能的这些细微差别，展现其关注细节。
原始数据不总能揭示贴合是否足够。为提高方法精度，团队还将用计算算法分析位置数据。下一步是为手臂、髋部、基本所有外骨骼应对齐的关节开发工件并进行类似测试。
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