이 페이지는 자동 번역되었으며 번역의 정확성을 보장하지 않습니다. 참조하십시오 영문판 원본 텍스트의 경우.

양측 발목 외골격을 이용한 보행 성능 추정을 위한 실시간 제어기 개발

2026년 11월 3일 업데이트: University of Nebraska

로봇 발목 외골격에서 개별화된 보조를 가능하게 하는 제어기 개발

This study is developing and testing a new controller for a robotic ankle exoskeleton (Biomotum) that can adjust itself in real time to better support people while they walk. The system learns how each person moves and automatically changes the amount and timing of assistance to make walking feel easier and more efficient. By using information from the person wearing the device, the exoskeleton can quickly find the level of support that works best for them. The long-term goal is to create personalized walking assistance that can help people with mobility limitations move more comfortably and with less effort.

연구 개요

상태

모병

정황

개입 / 치료

상세 설명

This project aims to develop and test a real-time adaptive controller for a robotic ankle exoskeleton (Biomotum) that personalizes assistance to each user by minimizing metabolic cost and optimizing muscle activation patterns during walking. Using human-in-the-loop optimization and advanced musculoskeletal modeling, the controller will dynamically adjust torque magnitude and timing to achieve optimal performance more quickly than current methods.

연구 유형

중재적

등록 (추정된)

6

단계

  • 해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 연락처

연구 장소

    • Nebraska
      • Omaha, Nebraska, 미국, 68108
        • 모병
        • Biomechanics Research Building, University of Nebraska at Omaha
        • 연락하다:
        • 연락하다:
        • 수석 연구원:
          • Farah Fallahtafti, PhD
        • 부수사관:
          • Arash Gonabadi, PhD
        • 부수사관:
          • Sara Myers, PhD

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

19년 (성인)

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

예

연구 대상 성별

모두

설명

Inclusion Criteria:

  • able to walk independently on a treadmill for 10 minutes,
  • free of neurological, cardiovascular, pulmonary, or musculoskeletal conditions that limit walking and exercising,
  • no current lower extremity pain or injury,
  • able to wear an exoskeleton and safety harness, can provide informed consent

Exclusion Criteria:

  • history of neurological disease that affected gait or balance,
  • current or recent lower extremity musculoskeletal injury or surgery,
  • chronic lower extremity pain during walking,
  • inability to participate in moderate-intensity exercise,
  • require an assistive device for walking,
  • any metabolic or systemic diseases that may be exacerbated by exercise

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 주 목적: 장치 타당성
  • 할당: 해당 없음
  • 중재 모델: 단일 그룹 할당
  • 마스킹: 없음(오픈 라벨)

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔
개입 / 치료
실험적: Single-Arm Study of a Personalized Robotic Ankle Exoskeleton Controller

This arm employs a within-subject design with two methods of estimating metabolic cost versus the gold standard measure of metabolic cost, wherein a single participant is subjected to two distinct measurements. This design allows for a direct comparison of the effects of each method (i.e., estimation versus gold standard) within the same individual, minimizing intersubject variability and enhancing the statistical power of the analysis.

This intervention uses a robotic ankle exoskeleton equipped with a real-time adaptive controller that adjusts plantarflexion torque based on each participant's walking mechanics. Unlike standard exoskeleton controllers that use fixed or pre-programmed assistance levels, this system employs human-in-the-loop optimization to continuously update torque magnitude and timing during treadmill walking. The controller integrates metabolic estimations, kinematic data, and musculoskeletal modeling to identify individualized assistance patterns that reduce walking effort and improve muscle activation efficiency. Participants complete multiple walking trials while the controller automatically modifies assistance to determine the optimal personalized settings.

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Successful Real-Time Operation of the Robotic Ankle Exoskeleton Controller
기간: through study completion, an average of 1 year

Device feasibility will be evaluated by the successful real-time operation of the robotic ankle exoskeleton and adaptive controller during treadmill walking. Feasibility is defined as the controller's ability to continuously generate, update, and apply assistive torque in real time based on incoming biomechanical and physiological data without system failure, interruption, or safety-related termination. Successful operation will be confirmed by continuous controller function and synchronized data acquisition across walking trials.

through study completion, an average of 1 year

2차 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Net Metabolic Rate During Exoskeleton-Assisted Walking Measured by Indirect Calorimetry
기간: through study completion, an average of 1 year

Net oxygen consumption (VO₂) and carbon dioxide production (VCO₂) will be measured during treadmill walking using indirect calorimetry (Cosmed K5, Cosmed USA Inc., Chicago, IL). Metabolic rate will be calculated using standard equations during steady-state walking conditions. Measurements will be collected at regular intervals to characterize metabolic demand under different exoskeleton assistance configurations.

through study completion, an average of 1 year
Estimated Metabolic Rate Derived From Joint-Space Musculoskeletal Modeling
기간: through study completion, an average of 1 year

Estimated metabolic rate will be derived from joint-space musculoskeletal models using kinematic and kinetic data collected during treadmill walking. Model-based estimates will be computed on a stride-by-stride basis to provide an indirect estimate of metabolic demand that can be compared with direct measurements from indirect calorimetry.

through study completion, an average of 1 year
Estimated Lower-Limb Muscle Activation Derived From Joint-Space Musculoskeletal Modeling
기간: through study completion, an average of 1 year

Lower-limb muscle activation patterns will be estimated using joint-space musculoskeletal models based on motion capture and ground reaction force data collected during treadmill walking. Estimated muscle activation values will be computed on a stride-by-stride basis to characterize neuromuscular engagement during exoskeleton-assisted gait.

through study completion, an average of 1 year
Lower-Limb Muscle Activation Measured by Surface Electromyography During Walking
기간: through study completion, an average of 1 year

Muscle activation of lower-limb muscles (e.g., tibialis anterior, gastrocnemius medialis, gastrocnemius lateralis, soleus) will be measured during treadmill walking using surface electromyography (Delsys). EMG signals will be collected continuously and processed to quantify muscle activation patterns during exoskeleton-assisted gait.

through study completion, an average of 1 year
During treadmill walking trials conducted at a single study visit
기간: through study completion, an average of 1 year

Controller parameter convergence will be assessed during human-in-the-loop optimization trials by evaluating changes in controller gain and timing parameters across successive walking bouts. Convergence is defined as stabilization of controller parameters within a predefined range during the optimization process.

through study completion, an average of 1 year

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

스폰서

협력자

수사관

  • 수석 연구원: Farah Fallahtafti, PhD, Department of Biomechanics, University of Nebraska at Omaha

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (실제)

2026년 8월 15일

기본 완료 (추정된)

2028년 8월 1일

연구 완료 (추정된)

2028년 12월 1일

연구 등록 날짜

최초 제출

2025년 12월 5일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2026년 1월 30일

처음 게시됨 (실제)

2026년 2월 6일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2026년 11월 6일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2026년 11월 3일

마지막으로 확인됨

2025년 12월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

기타 연구 ID 번호

  • 0587-25-FB
  • 55136 (기타 보조금/기금 번호: Nebraska Research Initiative)

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

아니요

IPD 계획 설명

IPD will not be shared because direct measurements are only taken for baseline measurements that the modeling software will be using. The scripts and code used will be shared through opensource, but that does not include subject data.

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

예

이 정보는 변경 없이 clinicaltrials.gov 웹사이트에서 직접 가져온 것입니다. 귀하의 연구 세부 정보를 변경, 제거 또는 업데이트하도록 요청하는 경우 register@clinicaltrials.gov. 문의하십시오. 변경 사항이 clinicaltrials.gov에 구현되는 즉시 저희 웹사이트에도 자동으로 업데이트됩니다. .