歩行リハビリにおける患者・ロボット・FESの三者協調のための適応制御:パイロット研究
Adaptive Control for Triadic Human-Robot-FES Collaboration in Gait Rehabilitation: A Pilot Study
患者の随意運動を優先し、FESとロボット支援を階層的に適応制御することで、追従性能を向上させつつ筋疲労を抑える歩行リハビリ用ハイブリッド制御器を提案し、シミュレーションと健常者1名で検証した。
著者: Andreas Christou, Antonio J. del-Ama, Juan C. Moreno, Sethu Vijayakumar
分類: cs.RO
原文アブストラクト
The hybridisation of robot-assisted gait training and functional electrical stimulation (FES) can provide numerous physiological benefits to neurological patients. However, the design of an effective hybrid controller poses significant challenges. In this over-actuated system, it is extremely difficult to find the right balance between robotic assistance and FES that will provide personalised assistance, prevent muscle fatigue and encourage the patient's active participation in order to accelerate recovery. In this paper, we present an adaptive hybrid robot-FES controller to do this and enable the triadic collaboration between the patient, the robot and FES. A patient-driven controller is designed where the voluntary movement of the patient is prioritised and assistance is provided using FES and the robot in a hierarchical order depending on the patient's performance and their muscles' fitness. The performance of this hybrid adaptive controller is tested in simulation and on one healthy subject. Our results indicate an increase in tracking performance with lower overall assistance, and less muscle fatigue when the hybrid adaptive controller is used, compared to its non adaptive equivalent. This suggests that our hybrid adaptive controller may be able to adapt to the behaviour of the user to provide assistance as needed and prevent the early termination of physical therapy due to muscle fatigue.
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