Shared Control of Elbow Movements with Functional Electrical Stimulation and Exoskeleton Assistance

功能性电刺激 扭矩 控制器(灌溉) 计算机科学 弹道 外骨骼 机器人 控制理论(社会学) 可转让性 控制工程 模拟 控制(管理) 工程类 人工智能 刺激 神经科学 机器学习 罗伊特 物理 天文 热力学 生物 农学
作者
Nathan Dunkelberger,Skye A. Carlson,Jeffrey Berning,Kyra C. Stovicek,Eric M. Schearer,Marcia K. O’Malley
标识
DOI:10.1109/icorr55369.2022.9896570
摘要

Individuals who suffer from paralysis as a result of a spinal cord injury list restoration of arm and hand function as a top priority. FES helps restore movement using the user's own muscles, but does not produce accurate and repeatable movements necessary for many functional tasks. Robots can assist users in achieving accurate and repeatable movements, but often require bulky hardware to generate the necessary torques. We propose sharing torque requirements between a robot and FES to reduce robot torque output compared to a robot acting alone, yet maintain high accuracy. Cooperative PD and model predictive control algorithms were designed to share the control between these two torque sources. Corresponding PD and MPC algorithms that do not use FES were also designed. The control algorithms were tested with 10 able-bodied subjects. Torque and position tracking accuracy were compared when the system was commanded to follow a functional elbow flexion/extension trajectory. The robot torque required to achieve these movements was reduced for the shared control cases compared to the algorithms acting without FES. We observed a reduction in position accuracy with the MPC shared controller compared to the PD shared controller, while the MPC shared controller resulted in greater reductions in torque requirements. Both of these shared algorithms showed improvements over existing options, and can be used on any given trajectory, allowing for better transferability to functional tasks.

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
今后应助yu采纳,获得30
刚刚
刚刚
跳跃的问玉完成签到,获得积分20
刚刚
tt发布了新的文献求助30
刚刚
minbio发布了新的文献求助20
刚刚
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
科研通AI2S应助wind采纳,获得10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Nothing完成签到,获得积分10
3秒前
SilentLight发布了新的文献求助10
4秒前
一只菜鸡发布了新的文献求助10
5秒前
AA完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
647发布了新的文献求助10
5秒前
霸气靖雁发布了新的文献求助10
5秒前
gexzygg发布了新的文献求助10
5秒前
呆萌千万完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
微笑霸完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
祖之微笑完成签到,获得积分10
6秒前
研友_VZGvVn发布了新的文献求助10
6秒前
贾小云完成签到 ,获得积分10
7秒前
iwonder发布了新的文献求助10
8秒前
wise111发布了新的文献求助10
8秒前
LYF发布了新的文献求助10
9秒前
Rando应助缓慢含烟采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
善学以致用应助狼谷同学采纳,获得10
10秒前
祖之微笑发布了新的文献求助10
11秒前
所所应助野生菜狗采纳,获得30
11秒前
Hello应助帅气善斓采纳,获得10
12秒前
NB完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
Litchi完成签到,获得积分20
14秒前
高分求助中
(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
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
Building Quantum Computers 800
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
二氧化碳加氢催化剂——结构设计与反应机制研究 660
碳中和关键技术丛书--二氧化碳加氢 600
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 5660493
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4834344
关于积分的说明 15090899
捐赠科研通 4819088
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2579076
邀请新用户注册赠送积分活动 1533600
关于科研通互助平台的介绍 1492361