在密歇根大学研究人员的工作基础上，外骨骼用户现在可以从坐着安全地站起来，而无需任何帮助，后者开发了一种方法来创建和测试这些问题的解决方案。
“我们现在有一种系统地设计高度受限系统的控制目标的方法，以使目标与接触约束不冲突，”机械工程博士学位候选人Eva Mungai说。
您可以在这里阅读研究人员的论文：“用于3D下肢外骨骼稳健舒适的坐姿运动的反馈控制设计中国机械网okmao.com。”
由于三个维度引入了复杂性，因此通常使用简化的模型对坐着站着的活动进行类似的研究。这项工作着重于矢状平面，即坐直立问题的X轴，而Mungai的著作则包括矢状，额状和横断面，或X，Y和Z轴。
“虽然更容易找出线性系统的稳定性，但要在三个维度上分析非线性系统却相当困难，” Mungai说，他是电机和计算机工程学教授兼UM机器人研究所所长Jessy Grizzle的建议。
问题的复杂性增加了对确保外骨骼使用者的安全性和舒适性的需求。为了解决复杂性，Mungai和Grizzle将问题分为三个挑战：
在3D模式下建模外骨骼
创建坐姿运动
执行并测试运动，以确保系统实时运行以达到目标，同时保持用户舒适和安全。
Atlante外骨骼的创建者Wandercraft为Mungai提供了通用的机器人描述文件，用于建模和生成椅子到站立和椅子到蹲下到站立的运动，然后可以对其进行测试。
在没有外部帮助的情况下，大多数外骨骼都不支持坐姿站立运动。根据UM研究人员的说法，市场上只有两种免提外骨骼：REX Bionics的REX和Atalante。该论文的重点是Atalante，因为与作者共享了一个详细的模型。
此外，由于Atalante已明确设计用于动态步行，因此寻找动态站立的轨迹非常有趣，这些轨迹可以在最少的用户帮助下，无需其他帮助，甚至根本不需要用户帮助的情况下实现。
静态从站到站的运动要求中间姿势在整个运动中保持稳定，而动态运动是指连续的轨迹，就像动态步行步态一样，它不能保证中间时间点的稳定性。尽管静态运动的“固有稳定性”似乎比动态运动更合乎需要，但轨迹所需的严格约束通常与硬件限制（例如，联合扭矩限制）不兼容。
来自用户的外力，可以通过向下推动椅子，拐杖或FES [12]的手臂来实现辅助的坐立运动。允许用户施加外力可以增强运动的稳定性以及用户对运动的信心。
“为了找到满足我们用户安全和舒适性标准的外骨骼+用户系统的操作范围，我们根据系统可能遇到的各种情况（例如不同的用户，椅子高度，不对称的扭矩输出或使用者无助力。这些鲁棒性测试还帮助我们分析了两个从坐到站的运动。”
确保系统成功完成其任务，同时仍在其众多限制（例如用户安全性）下运行的概念可以应用于整个机器人技术。一个明显的应用是在两足机器人上，他们必须选择一个物镜，同时保持平衡并与外力接触。
这项工作中的另一个重要步骤是注重舒适性。
Mungai说：“很难量化用户的舒适度，但这非常重要，这仅仅是一个开始。”