研究人员为康复患者开发肌肉骨骼手臂和机器人模型

一个新兴的研究领域是使用肌肉骨骼模型来研究人类运动，使它们成为模拟中与康复设备交互的合适工具。康复机器人现在在临床上使用，但由于运动学习的新提议，仍然有很多可以做的，以改善这些机器人的设计和控制算法。在康复设备的设计和开发中，一个被忽视的方面是人与机器人交互的建模。

滑铁卢大学的研究人员Borna Ghannadi和John McPhee博士开发了一种人类手臂的肌肉骨骼模型，该模型使用来自Maplesoft的MapleSim软件为上肢康复机器人提供人类动作。这款受控机器人正在与多伦多康复研究所(TRI)和Quanser公司合作进行测试。

TRI/Quanser机器人是一种基于末端执行器的平面机器人，它在水平面上进行伸展运动，用于治疗肩部和肘部。该团队决定，一个合适的起点是开发一个简化的平面二维肌肉骨骼手臂模型，该模型由两个铰链连接和六块肌肉组成，并且假设没有肌腱顺应性。

该团队开发了一种阻抗控制器，可以在可变导纳环境中自动调整自己，代表影响康复患者的运动障碍的可变水平。在2D模型上模拟控制器在4种不同模式下的运行。模拟健康手臂的前两种模式用于校准和调整控制器，而模拟中风后患者手臂的后两种模式用于评估其性能。

在不同操作模式下的模拟运行中，测量和比较了手位置误差和肌肉激活水平。结果是积极的，并且符合预期，表明可以使用肌肉骨骼手臂模型来评估平面机器人。

在该项目的下一阶段，该团队计划开发一种先进的3D肌肉骨骼手臂模型，该模型具有集成的肌肉包裹。随着肌肉骨骼模型变得更加精细和逼真，工程师可以加强上肢康复机器人的控制算法设计，最终改善中风后患者的康复过程。

Maplesoft

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- Chris Vavra编辑，制作编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．查看更多控制工程机器人的故事．

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