Adaptive Cooperative Control for Hybrid FES-Robotic Upper Limb Devices: a Simulation Study

功能性电刺激 控制器(灌溉) 扭矩 弹道 外骨骼 计算机科学 控制理论(社会学) 控制工程 工程类 模拟 控制(管理) 人工智能 物理 天文 神经科学 刺激 农学 生物 热力学
作者
Elena Bardi,Stefano Dalla Gasperina,Alessandra Pedrocchi,Emilia Ambrosini
标识
DOI:10.1109/embc46164.2021.9630331
摘要

Robotic systems and Functional Electrical Stimulation (FES) are common technologies exploited in motor rehabilitation. However, they present some limits. To overcome the weaknesses of both approaches, hybrid cooperative devices have been developed, which combine the action of the robot and that of the electrically stimulated muscles on the same joint. In this work, we present a novel adaptive cooperative controller for the rehabilitation of the upper limb. The controller comprises an allocator - which breaks down the reference torque between the motor and the FES a-priori contributions based on muscle fatigue estimation - an FES closed-loop controller, and an impedance control loop on the motor to correct trajectory tracking errors. The controller was tested in simulation environment reproducing elbow flexion/extension movements. Results showed that the controller could reduce motor torque requirements with respect to the motor-only case, at the expense of trajectory tracking performance. Moreover, it could improve fatigue management with respect to the FES-only case. In conclusion, the proposed control strategy provides a good trade-off between motor torque consumption and trajectory tracking performance, while the allocator manages fatigue-related phenomena.Clinical relevance-The use of allocation proves to be effective in both reducing motor torque and FES-induced muscle fatigue and might be an effective solution for hybrid FES-robotic systems.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
有人喜欢蓝完成签到,获得积分10
刚刚
荔枝多酚完成签到,获得积分10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
wfy完成签到,获得积分10
4秒前
淡定安波完成签到,获得积分10
5秒前
Wenyu Hu发布了新的文献求助10
7秒前
烟花应助大摸特摸采纳,获得30
7秒前
充电宝应助shanshan采纳,获得10
7秒前
冰汤葫芦发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
情怀应助月圆夜采纳,获得10
12秒前
12秒前
14秒前
14秒前
zxyan完成签到,获得积分10
14秒前
16秒前
adobe发布了新的文献求助10
16秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
111发布了新的文献求助10
16秒前
Zyc发布了新的文献求助10
18秒前
傅姐完成签到 ,获得积分10
18秒前
hjx完成签到,获得积分10
19秒前
XRT发布了新的文献求助10
20秒前
123456完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
23秒前
仙兮熙完成签到 ,获得积分10
24秒前
hellosci666完成签到,获得积分10
24秒前
Auriga完成签到,获得积分10
25秒前
科研通AI6.1应助feisun采纳,获得10
25秒前
26秒前
刘勤杰发布了新的文献求助10
26秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
27秒前
dgft发布了新的文献求助10
28秒前
伊萨卡完成签到 ,获得积分10
28秒前
科研通AI6.1应助慢羊羊采纳,获得10
30秒前
adobe完成签到,获得积分10
30秒前
31秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5742484
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5408853
关于积分的说明 15345143
捐赠科研通 4883750
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2625301
邀请新用户注册赠送积分活动 1574150
关于科研通互助平台的介绍 1531084