一个受损的人类手的最小实现模型的强大的跟踪控制,用于人类形态协调

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 控制系统工程 控制系统工程
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术

背景情况:

• 生理学上相关的最佳控制器对于建模中枢神经系统 (CNS) 决策至关重要.
• 准确的生物机械模型需要结合神经输入和自受体反.
• 人类手部运动协调是一个复杂的系统,涉及多个自由度.

研究的目的:

• 开发和模拟人类手指协调的生物机械数学框架.
• 探索H∞控制在生理状态空间模型中减少模型顺序的应用.
• 在外部干扰和感官噪音下分析机器人手指曲运动控制.

主要方法:

• 人类手的21度自由度 (DOF) 生物机械模型被模拟.
• 使用H∞控制范式实现了模型顺序的减少,将状态从21减少到18.
• 实施了指尖轨迹跟踪控制范式,结合了外部干扰和感官噪音.

主要成果:

• 一个减少顺序的H∞强大的控制器成功地跟踪了机器人食指的参考轨迹.
• 指针在2秒内稳定在1rad/sec的屈曲角度.
• 完全订单和减少订单模型之间的比较表明了简化方法的有效性.

结论:

• 使用H∞控制的模型顺序减少为模拟复杂的生物机械系统提供了一种可行的方法.
• 这项研究提供了关于人类形态运动协调的见解,适用于运动学和人体工程学.
• 这些发现在开发先进的辅助技术和用于手部功能受损的假肢设备方面具有潜在的应用.