动作捕捉助力人机耦合模型及其在下肢外骨骼的设计

在外骨骼研究中，一个合适的人机耦合模型非常重要，它可以帮助预测外骨骼系统直接作用于人体产生的影响，避免不必要的伤害和能量损失，同时也有助于优化外骨骼系统的设计和控制，提高其佩戴的舒适性和人机交互性。

华南理工大学研究团队提出一种新型人体外骨骼机器人的单元化建模方法，通过动力学实验验证了模型运动学计算的准确性，并将模型应用到外骨骼机器人的设计和控制优化中，设计出新的助力被动外骨骼系统，也能有助于优化机电外骨骼的控制曲线。

动力学实验

使用NOKOV度量光学动作捕捉系统，获得各单元上各个点的位置速度加速等数据，输入模型中计算出步态行走时双支撑阶段的步态数据，以及对地面的反作用力数据。同时也利用测力板获取两脚触地时的数据。将模型计算出来的数据与测力板获取的数据进行对比，间接验证了模型运动学计算的准确性。

光学动作捕捉系统和测力平台

运动学双支撑阶段识别实验结果图

外骨骼机器人的设计和控制优化

模型理论建立后，基于模型对下肢外骨骼机器人进行了优化设计，设计出一套被动多协同外骨骼实验样机。通过代谢实验，验证人体佩戴外骨骼后是否能有效减少能耗。实验结果表明，被动多协同外骨骼工作时相比不工作时人体代谢平均降低了4.40%。验证了被动外骨骼设计的有效性。

被动多协同外骨骼实验样机

在模型的指导下，还进行了机电外骨骼输出力的优化实验。通过向髋关节机电外骨骼机器人输入控制曲线，对比判定输出力曲线是否能帮助人体减少能耗。实验表明髋关节机电外骨骼使能状态相对于失能状态人体代谢平均降低了1.38%。

佩戴髋关节机电外骨骼机器人和代谢测试仪进行实验

参考文献

本案例介绍了动作捕捉技术在3D打印手性结构机械逻辑研究中的应用。汕头大学杨楠老师团队利用度量动捕获取手性结构垂直面板的高精度位置数据，为结构力学行为分析及刚度验证提供位置测量数据支持，并验证了基于手性结构的机械逻辑计算方案。

近日，《解密兵马俑——秦的秘密武器》纪录片在央视纪录频道播出。华南师大马廉祯团队发现秦军选弩弃弓因构造简单、易生产操作，或为战力关键。团队用NOKOV动作捕捉系统高精度采集拉弓射弩数据，分析操作特点。

6月11日，浙大高飞团队在 Science Robotics 上发表论文，在该研究中，NOKOV度量光学动作捕捉系统为无人机实验提供高精度状态数据支持，用于硬件在环（HIL）测试中的虚拟狭缝生成以及闭环控制对比实验中的全状态反馈，为无人机高机动飞行与算法验证提供关键实验基础。

近日，“四川旋杰智能无人系统测试验证训练基地” 宣布正式投产。该基地设有2600平方米动捕场地，配备NOKOV度量光学动作捕捉系统，共部署300台动捕镜头。