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Generation of muscle synergy based on the structural characteristics in musculoskeletal manipulators

基于肌肉骨骼机械臂结构特征的肌肉协同作用的产生

基本信息

批准号：
21K14128
负责人：
越智裕章
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Ashikaga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は前年度に引き続き、人間の腕を模した筋骨格構造マニピュレータの構造的な特性に基づく筋シナジー生成と運動制御手法について検討を行い、コンピュータシミュレーションを用いて検証・解析を行った。また、検証のための実験機を製作した。構造的な特性により生成される筋内力に基づいて、筋シナジーにおける筋張力の空間パターンを生成し、筋シナジーを用いたフィードバック制御と、通常のヤコビ行列を用いたPDフィードバック制御の比較を行った。結果として通常のフィードバック制御手法よりも作業座標空間で滑らかな軌道生成ができ、より人間的な動作が確認できた。筋シナジーを用いたフィードバック制御手法では、カメラ座標系や関節座標系など測定した座標系を直接的にフィードバックでき、実時間でのヤコビ行列計算が不要のため、人間のロバストな運動制御と似た運動制御システムの構築が期待できる結果となった。また、コンピュータシミュレーションとの比較のため、筋骨格構造を模した実験機を設計・製作した。構造的な特性による運動生成を検証するため、DCモータによってワイヤーケーブルを引っ張るアクチュエータ機構とリンク機構によって２関節６筋を有する筋骨格構造を再現した。計算解析によって得られた筋シナジーを用い、目標位に収束するような運動信号をフィードフォワード入力した結果、目標位置近傍で収束するような運動生成を簡易的ながらに確認し、コンピュータシミュレーションと同等の運動生成を確認した。

This year, compared with the previous year, the structure of the wrist model, the structure of the structure The test and verification of the test results. The structural characteristics are generated by the internal force of the tendon, the spatial distribution of the tendon tension, the control of the tendon tension, and the comparison of the control of the tendon tension. As a result, the normal control method is to generate a sliding orbit in the working coordinate space, and the human action is to confirm it. The coordinate system of the joint coordinate system is directly measured. The calculation of the row and column of the joint coordinate system is not required. The result of the motion control system is expected. The design and production of the machine are based on the comparison of the structure of the machine and the structure of the frame. The structure is characterized by motion generation and reconstruction. Calculation and analysis of the motion signal generated by the target position near the target position