破舊的西服或收縮的T恤可能不是最時髦的，但穿上它們可能不會給您的聲譽帶來更多傷害。然而，在戰場或工廠車間，不合適的機器人外骨骼可能會比人造假人大得多的問題。

如果外骨骼的關節與使用者的關節不對齊，則外骨骼可能會引起疼痛或傷害，其中許多外骨骼是由彈簧或電動機驅動的。為了幫助廠商和消費者減輕這些風險，研究人員在美國國家標準與技術研究所（NIST）開發了一種新的測量方法來測試是否骨骼和穿著它順利，和諧動人的人。

在一份新報告中，研究人員描述了一種光學跟蹤系統（OTS），與電影制片人用來使計算機生成的角色栩栩如生的動作捕捉技術不同。

OTS使用特殊的攝像頭，這些攝像頭會發光并捕獲被布置在感興趣對象上的球形標記反射回來的內容。計算機會計算出標記對象在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”）的運動。

NIST的機器人工程師Roger Bostelman說：“最終的目標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。該研究的主要作者。“如果他們彼此一致地移動，那么它就正確地適合。如果他們以不同的方式運動，那它就不能正確地適應，您可以從那里確定調整。”

Bostelman說，在這項新研究中，NIST研究人員旨在捕捉膝蓋的運動，這是人體相對簡單的關節之一。為了評估其新方法的測量不確定度，他們建造了兩條人造腿作為測試臺。一個以現成的假肢為特征，而另一個以3D打印的膝蓋為原型，更接近于真實物體。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試假象。

在將標記物固定在腿和板上之后，該團隊使用OTS和數字量角器在整個運動范圍內測量膝蓋角度。通過比較兩組測量值，他們能夠確定其系統能夠準確跟蹤腿部位置。

測試還確定了他們的系統可以計算腿和骨骼外板的獨立運動，從而使研究人員能夠顯示運動時兩者的對齊程度。

為了使他們的方法適用于實際的人的腿，該團隊設計并進行了3D打印的可調節人工制品，例如護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的皮膚，或者對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硬的表面，可以將標記物穩定地，一致地放置在不同的人身上。

該團隊將膝蓋文物和裝飾有反光標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，他進行了幾組下蹲。

測試表明，大多數時候，博斯泰爾曼的腿和外骨骼都協調運動。但是片刻之內，他的身體移動了，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，彈簧會接合和脫離。當彈簧切換模式時，外骨骼會暫停，但是會暫時阻止使用者的運動。通過檢測外骨骼功能的細微差別，新的測量方法表明了其對細節的關注。

僅原始數據并不總是能顯示擬合是否足夠。為了提高其方法的準確性，Bostelman及其團隊還將使用計算算法來分析位置數據。

博斯特爾曼說：“下一步是為手臂，臀部以及基本上應該與該外骨骼對齊的所有關節開發假象，然后進行類似的測試。”