针对肌肉的机器人辅助和增强人类运动
IEEE transactions on cybernetics
|November 3, 2025
概括
这项研究引入了一个新的机器人控制框架,通过专注于肌肉激活和力量来协助人类手臂运动. 这种方法增强了以用户为中心的应用程序的恢复和功率增强.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物力学 生物力学
- 人与机器的互动 人与机器的互动
背景情况:
- 现有的机器人系统通常在任务或联合空间中进行控制,限制了以人为中心的应用.
- 基于肌肉激活 (肌肉空间) 控制机器人辅助是具有挑战性的,因为翻译困难.
- 校准的肌肉骨模型对于理解肌肉和任务空间之间的关系至关重要.
研究的目的:
- 开发一种用于机器人协助人类手臂运动的新型控制框架.
- 专注于控制肌肉空间变量 (肌肉激活和力) 以加强人机交互.
- 为了使肌肉向辅助和增强用于康复和功率增强.
主要方法:
- 利用基于希尔肌肉模型的校准肌肉骨模型来绘制人类四肢动力学和动态.
- 开发了两种针对肌肉的控制方法:用于特定肌肉训练的辅助和用于均力量施加的增强.
- 为了实验验证,在模拟的粘性环境中采用了进入模式的触觉机器人.
主要成果:
- 在校准的肌肉骨模型的预测准确度中显著改善.
- 通过肌肉向辅助观察到针对性肌肉努力的实质性变化.
- 与以前的方法相比,实现了更精确的同位素操纵性.
结论:
- 拟议的控制框架有效地协助使用机器人设备的人类手臂运动.
- 该框架适用于通过针对特定肌肉炼的康复应用.
- 它通过增强的操纵性为以人为中心的任务提供了功率增强功能.
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