破舊的西服或收縮的T恤可能不是最時(shí)髦的，但穿上它們可能不會(huì)給您的聲譽(yù)帶來更多傷害。然而，在戰(zhàn)場(chǎng)或工廠車間，不合適的機(jī)器人外骨骼可能會(huì)比人造假人大得多的問題。

如果外骨骼的關(guān)節(jié)與使用者的關(guān)節(jié)不對(duì)齊，則外骨骼可能會(huì)引起疼痛或傷害，其中許多外骨骼是由彈簧或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。為了幫助廠商和消費(fèi)者減輕這些風(fēng)險(xiǎn)，研究人員在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）開發(fā)了一種新的測(cè)量方法來測(cè)試是否骨骼和穿著它順利，和諧動(dòng)人的人。

在一份新報(bào)告中，研究人員描述了一種光學(xué)跟蹤系統(tǒng)（OTS），與電影制片人用來使計(jì)算機(jī)生成的角色栩栩如生的動(dòng)作捕捉技術(shù)不同。

OTS使用特殊的攝像頭，這些攝像頭會(huì)發(fā)光并捕獲被布置在感興趣對(duì)象上的球形標(biāo)記反射回來的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)會(huì)計(jì)算出標(biāo)記對(duì)象在3-D空間中的位置。在此，此方法用于跟蹤固定在其使用者身上的外骨骼和試件（稱為“工件”）的運(yùn)動(dòng)。

NIST的機(jī)器人工程師Roger Bostelman說：“最終的目標(biāo)是將這些人造物綁在人身上，戴上外骨骼，比較穿著這些人造物的人與外骨骼之間的差異，看它們是否能夠移動(dòng)。該研究的主要作者?！叭绻麄儽舜艘恢碌匾苿?dòng)，那么它就正確地適合。如果他們以不同的方式運(yùn)動(dòng)，那它就不能正確地適應(yīng)，您可以從那里確定調(diào)整?！?/p>

Bostelman說，在這項(xiàng)新研究中，NIST研究人員旨在捕捉膝蓋的運(yùn)動(dòng)，這是人體相對(duì)簡(jiǎn)單的關(guān)節(jié)之一。為了評(píng)估其新方法的測(cè)量不確定度，他們建造了兩條人造腿作為測(cè)試臺(tái)。一個(gè)以現(xiàn)成的假肢為特征，而另一個(gè)以3D打印的膝蓋為原型，更接近于真實(shí)物體。還用蹦極繩將金屬板固定在腿上，以代表附著在身體上的骨骼外肢或測(cè)試假象。

在將標(biāo)記物固定在腿和板上之后，該團(tuán)隊(duì)使用OTS和數(shù)字量角器在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)測(cè)量膝蓋角度。通過比較兩組測(cè)量值，他們能夠確定其系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確跟蹤腿部位置。

測(cè)試還確定了他們的系統(tǒng)可以計(jì)算腿和骨骼外板的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，從而使研究人員能夠顯示運(yùn)動(dòng)時(shí)兩者的對(duì)齊程度。

為了使他們的方法適用于實(shí)際的人的腿，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了3D打印的可調(diào)節(jié)人工制品，例如護(hù)膝板可以適合用戶的大腿和小腿。博斯泰爾曼說，與由于皮膚自身的彈性和下面的肌肉收縮而移動(dòng)的皮膚，或者對(duì)于某些人可能不舒服的緊身衣服不同，這些人工制品提供了堅(jiān)硬的表面，可以將標(biāo)記物穩(wěn)定地，一致地放置在不同的人身上。

該團(tuán)隊(duì)將膝蓋文物和裝飾有反光標(biāo)記的全身外骨骼裝在Bostelman身上。在OTS密切注視著他的雙腿的同時(shí)，他進(jìn)行了幾組下蹲。

測(cè)試表明，大多數(shù)時(shí)候，博斯泰爾曼的腿和外骨骼都協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。但是片刻之內(nèi)，他的身體移動(dòng)了，而外骨骼卻沒有。這些停頓可以通過外骨骼的工作方式來解釋。

為了提供額外的力量，它使用彈簧，隨著人的移動(dòng)，彈簧會(huì)接合和脫離。當(dāng)彈簧切換模式時(shí)，外骨骼會(huì)暫停，但是會(huì)暫時(shí)阻止使用者的運(yùn)動(dòng)。通過檢測(cè)外骨骼功能的細(xì)微差別，新的測(cè)量方法表明了其對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注。

僅原始數(shù)據(jù)并不總是能顯示擬合是否足夠。為了提高其方法的準(zhǔn)確性，Bostelman及其團(tuán)隊(duì)還將使用計(jì)算算法來分析位置數(shù)據(jù)。

博斯特爾曼說：“下一步是為手臂，臀部以及基本上應(yīng)該與該外骨骼對(duì)齊的所有關(guān)節(jié)開發(fā)假象，然后進(jìn)行類似的測(cè)試?！?/p>