功能电刺激和机器人辅助的混合合作控制用于上肢康复

科学领域:

• 神经康复工程的神经康复工程
• 机器人技术在医学中的应用
• 生物医学信号处理

背景情况:

• 结合功能电刺激 (FES) 和机器人辅助的混合系统提供了增强的神经康复的好处.
• 目前的系统通常需要耗时的校准程序以获得最佳性能.

研究的目的:

• 为混合FES-机器人系统设计一个合作控制器,该控制器在机器人执行和FES之间分配扭矩.
• 消除在FES机器人神经康复中需要广泛校准的需要.

主要方法:

• 一个集成运动生成,运动控制 (具有重量补偿和阻抗控制) 和使用代学习控制 (ILC) 的FES控制块的控制方案.
• 通过分配因子来动态调节运动辅助.
• 在12名健康志愿者身上进行的实验使用了一度自由度肘部测试台.

主要成果:

• 成功整合FES和机器人操作实现了精确的轨迹跟踪 (RMSE<7°).
• 增加FES扭矩分配减少了51%的电机扭矩.
• 混合系统实现了100次无疲劳的重复,超过了单独的FES (RMSE 24°,早期疲劳).

结论:

• 拟议的合作控制器为混合FES机器人系统提供了灵活和可适应的方法,可扩展到多个自由度的应用程序.
• 简单的方法和快速校准有助于临床可转移性.
• 这种方法通过减轻肌肉疲劳和提高控制精度来增强FES诱导的运动的治疗益处.