CPS: Synergy: Cyber-Enabled Repetitive Motions in Rehabilitation
CPS:协同:康复中的网络重复运动
基本信息
- 批准号:1544702
- 负责人:
- 金额:$ 79.92万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-10-01 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The project will produce breakthroughs in the science of human-machine interaction and will produce lasting impacts on exercise machine technologies. The proposed Cyber-Enabled Exercise Machines (CEEMs) adapt to their users, seeking to maximize the effectiveness of exercise while guaranteeing safety. CEEMs measure and process biomechanical variables and generate adjustments to its own resistance, and generate cues to be followed by the exerciser. CEEMs are reconfigurable by software, which permits a wide range of exercises with the same hardware. Two prototype machines will be field-tested with the student-athlete population and used to validate project goals. The prototypes will be a valuable instrument for dissemination and outreach, as well as for student engagement. The outcomes of this research have repercussions beyond athletic conditioning: the same foundations and methodologies can be followed to design machines for rehabilitation, exercise countermeasure devices for astronauts, and custom exercise devices for the elderly and persons with disabilities. Thus, the project has the potential to improve health of society members at various levels. This research will contribute to the foundations of cyber-physical system science in the following aspects: biomechanical modeling and real-time musculoskeletal state estimation; estimation theory and unscented H-infinity estimation; control theory and human-machine interaction dynamics, and micro-evolutionary optimization for real-time systems. The proposed Cyber-Enabled Exercise Machines (CEEMs) are highly reconfigurable devices which adapt to the user in pursuit of an optimization objective, namely maximal activation of target muscle groups. Machine adaptation occurs through port impedance modulation, and optimal cues are generated for the exerciser to follow. The goals of the project are threefold: i) development of foundational cyber-physical science and technology in the field of human-machine systems; ii) development of new approaches to modeling, design, control and optimization of advanced exercise machines, and iii) application of the above results to develop two custom-built CEEMs: a rowing ergometer and a 2-degree-of-freedom resistance machine.
该项目将在人机相互作用的科学方面产生突破,并对运动机技术产生持久的影响。拟议的支持网络锻炼机(CEEMS)适应其用户,试图在确保安全性的同时最大化运动的有效性。 CEEMS测量和处理生物力学变量,并对其自身的阻力进行调整,并产生锻炼者的提示。 CEEMS可以通过软件重新配置,该软件允许使用相同的硬件进行广泛的练习。两台原型机器将对学生运动员进行现场测试,并用于验证项目目标。这些原型将是传播和宣传以及学生参与的宝贵工具。这项研究的结果超出了运动条件之外的影响:可以遵循相同的基础和方法,用于设计机器,用于康复,宇航员的运动对策设备以及针对老年人和残疾人的定制运动设备。因此,该项目有可能改善社会成员在不同层面的健康。 这项研究将在以下方面为网络物理系统科学的基础做出贡献:生物力学建模和实时肌肉骨骼状态估计;估计理论和无气感染估计;控制理论和人机相互作用动力学以及实时系统的微观进化优化。拟议的支持网络锻炼机(CEEMS)是高度可重构的设备,可适应用户以追求优化目标,即目标肌肉群的最大激活。 通过端口阻抗调制进行机器适应性,并生成最佳提示供锻炼者遵循。该项目的目标是三重:i)在人机系统的fi eld中发展基础网络物理科学和技术; ii)开发了高级运动机建模,设计,控制和优化的新方法,以及iii)上述结果开发两个定制的CEEMS:划船测量计和一台2度自由的电阻机。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Hanz Richter其他文献
Hanz Richter的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Hanz Richter', 18)}}的其他基金
Thermodynamics of Multi-Domain Power Networks: Principles for Optimization and Control with Applications to Turboelectric Systems
多域电力网络的热力学:优化和控制原理及其在涡轮发电系统中的应用
- 批准号:
2221726 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant
Design, Control and Optimization of Robotic Systems with Energy Regeneration
能量再生机器人系统的设计、控制和优化
- 批准号:
1536035 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant
Dynamic Systems and Controls Division Student Travel Grant: 2005 American Society of Mechanical Engineers International Mechanical Engineering Congress and Exhibition
动力系统与控制部学生旅费资助:2005 年美国机械工程师学会国际机械工程大会暨展览会
- 批准号:
0604754 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
乐观的估价皮层-杏仁核/腹侧纹状体网络协同作用机制的脑影像研究
- 批准号:32300909
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
气候变化和土地利用变化协同作用下的保护地网络优化研究
- 批准号:32371745
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
预调控后iTBS协同CCNMES改善脑卒中后上肢偏瘫的作用及脑网络重塑机制
- 批准号:82302882
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
经颅交流电刺激闭环重塑强迫症CSTC环路子网络协同作用的机制
- 批准号:82230045
- 批准年份:2022
- 资助金额:261 万元
- 项目类别:重点项目
纤维素微凝胶协同中性水溶聚合物抵御高浓表活体系的去缔合作用构建屈服性触变网络的研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:33 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
相似海外基金
CPS: Synergy: Information Flow Analysis for Cyber-Physical System Security
CPS:协同:信息物理系统安全的信息流分析
- 批准号:
2002495 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant
CPS: Synergy: Collaborative Research: Towards Effective and Efficient Sensing-Motion Co-Design of Swarming Cyber-Physical Systems
CPS:协同:协作研究:实现集群网络物理系统的有效和高效的传感-运动协同设计
- 批准号:
1936599 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant
CPS: Synergy: Securing the Timing of Cyber-Physical Systems
CPS:协同:确保网络物理系统的时序
- 批准号:
1839511 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant
CPS:Synergy:Collaborative Research: Real-time Data Analytics for Energy Cyber-Physical Systems
CPS:协同:协作研究:能源网络物理系统的实时数据分析
- 批准号:
1854077 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant
CPS: Synergy: Real-Time Cyber-Human-Vehicle Systems for Driving Safety Enhancement
CPS:协同:用于增强驾驶安全的实时网络人车系统
- 批准号:
1901632 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 79.92万 - 项目类别:
Standard Grant