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同源差異評估范式
下肢外骨骼技術可為行動不便的老年人與肢體殘疾患者提供輔助訓練，幫助恢復受損運動機能。然而，現階段研究由于缺乏可靠的交互評估基準，在臨床轉化方面遇到了瓶頸。現有方法多集中于驗證輔助策略的效果，對交互質量關注不足；傳統生物力學指標則忽視人機雙向作用與外骨骼性能退化，且依賴外部傳感器和結構化環境，難以滿足臨床康復對評估實時性、動態性和安全性的要求。
近日，中國科學院沈陽自動化研究所機器人學研究室科研團隊提出了一種“輔助正常度”評估方法，用于系統刻畫外骨骼在名義狀態(nominal state)下的人機耦合特征。針對傳統評估偏重“方法優劣”而忽視交互質量的問題，科研團隊首次將評價視角從單一主體拓展到整體耦合系統，構建了一個多維、低成本的量化指標框架，涵蓋步態重塑性、相位偏差權重和多關節協同三項指標，能夠動態反映不同時段的人機交互表現。
同時，科研團隊進一步提出了同源差異評估范式，通過在健康人與偏癱患者中使用同一外骨骼系統，并以兩類人群步態差異作為校準基準，實現了評估指標的有效標定。該方法為康復外骨骼提供了一種面向交互質量、可推廣、可標準化的評價方法，可助力提升訓練的安全性、個體化調節和臨床部署。
科研團隊在8名健康受試者和9名偏癱患者中開展了實驗驗證。結果表明，“輔助正常度”能夠揭示外骨骼訓練過程中步態逐步恢復的趨勢，并反映出人機交互的顯著時變特性，驗證了其作為交互質量評估指標的有效性與敏感性。該方法對硬件依賴性和輔助策略約束較低，展現出良好的泛化性與推廣潛力，為外骨骼臨床康復應用和個性化調控提供了新的方法論。
該研究以Manifesting Nominal Assistance in Hemiplegia Gait Training Through an Assistive Normality Framework為題發表于系統工程領域期刊IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics: Systems。沈陽自動化所博士陳萬鑫為該論文第一作者，張弼副研究員、趙新剛研究員為通訊作者。
該研究得到了國家自然科學基金項目、遼寧省自然科學基金項目的支持。
DOI: 10.1109/TSMC.2025.3595211
論文地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/11130676
來源：中國科學院沈陽自動化研究所
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號