通过模仿生物性质来增强对手假肢的假肢控制器的力量控制

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 神经科学是一个神经科学.
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术

背景情况:

• 由于日常使用中的功能限制,假肢手的排斥是常见的.
• 人类神经肌肉控制原则为增强假肢手的合规性和功能提供了一条途径.
• 以前的研究表明,实时神经肌肉反射模拟可用于假肢控制.

研究的目的:

• 为了研究前电肌图 (EMG) 解码和自身感应对仿生假肢手控制器的影响.
• 通过将生物灵感模型纳入假肢控制系统来评估通过将生物灵感模型纳入假肢控制系统来实现的性能提升.
• 探索先进的控制策略的好处,以改善人工手的力量控制.

主要方法:

• 开发了一种仿生控制器,其中包括用于EMG解码的Feedforward贝叶斯模型,肌肉模型和带有修改肌肉模型的闭环组件.
• 利用神经形态硬件进行实时控制和加速对生物灵感模型的评估.
• 招募非残疾人和截肢受试者,使用虚拟对象和传感器执行"不间断按压"任务.

主要成果:

• 将比例反替换为神经形状旋模型,使截肢成功率提高了12.2%,断裂失败率降低了26.3%.
• 实施贝叶斯式EMG解码模型而不是线性模型显著提高了55.5%的成功率,并减少了79.3%的失败率.
• 该研究表明,反和前控制中的仿生模型提高了对象操纵性能.

结论:

• 在假肢手掌控中模仿生物特性,特别是在反和前机制中,可以大大提高截肢者的操纵能力.
• 将生物特性集成到神经形态模型中,为假肢手的临床应用提供了一个有前途的方法.
• 这种仿生控制策略有可能提高使用假肢器件的截肢者的精力控制和整体运动性能.