具有简化肌肉模型和增强反射调节的新型神经肌肉控制器:在关节外骨中进行的一项比较研究

科学领域:

• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 生物医学工程 生物医学工程
• 控制系统 控制系统

背景情况:

• 神经肌肉控制器 (NMC) 是适应性外骨控制的生物灵感模型.
• 之前的工作开发了一种新的NMC结构,用于行走辅助.

研究的目的:

• 通过简化的虚拟肌肉模型和精细的反射调制来增强NMC结构.
• 为部外骨架提供两个NMC变体 (NMC-4,NMC-5).
• 通过实验测试验证控制器性能.

主要方法:

• 简化的Hill类型虚拟肌肉模型配方.
• 在反射调制状态机器中更细致的步态子相分裂.
• 代数据驱动调整有两个阶段 (肌肉参数,反射增益).
• 参考配置文件:生物和优化的联合扭矩.

主要成果:

• 两种NMC变体都表现出适应性控制与最小的参数调整.
• NMC-5显示与生物/优化的扭矩配置文件更好地对齐.
• NMC-5导致减少负力机械工作.
• 验证简化的肌肉模型和细微的反射调制.

结论:

• 简化的虚拟肌肉模型适合辅助控制器.
• 细微的反射调制显著提高了外骨架辅助质量.
• NMC-5在与生物和优化的扭矩形状保持一致方面提供了卓越的性能.