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J-GLOBAL ID：201602237016013697   整理番号：16A0603659

ハイブリッドシステムモデルと最適化に基づく制御による大腿補綴の接触移動【Powered by NICT】

Multicontact Locomotion on Transfemoral Prostheses via Hybrid System Models and Optimization-Based Control

著者 (5件)： Huihua Zhao (Sch. of Mech. Eng., Georgia Inst. of Technol., Atlanta, GA, USA) ,  Horn Jonathan (Dept. of Mech. Eng., Texas A&M Univ., College Station, TX, USA) ,  Reher Jacob (Sch. of Mech. Eng., Georgia Inst. of Technol., Atlanta, GA, USA) ,  Paredes Victor (Dept. of Mech. Eng., Texas A&M Univ., College Station, TX, USA) ,  Ames Aaron D. (Sch. of Mech. Eng., Georgia Inst. of Technol., Atlanta, GA, USA)
資料名： IEEE Transactions on Automation Science and Engineering  (IEEE Transactions on Automation Science and Engineering)
巻： 13  号： 2  ページ： 502-513  発行年： 2016年 
JST資料番号： W1406A  ISSN： 1545-5955  CODEN： ITASC7  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 下肢補綴はセンシング,アルゴリズム,コントローラの相乗的開発を必要とするサイバー物理システム(CPS)の主要な例を提供する。この形のより良い理解CPSに向けて,本論文では,特注の補綴に関する人間のような多重接触義足歩行を達成するためにマルチドメインハイブリッドシステムモデルと最適化に基づくコントローラを用いた系統的な方法論を提示する:AMPRO。この目標を達成するために,損なわれていないヒトの歩行データを収集すると公称多重接触ヒト歩行を研究した。二足ロボットAMBER2に多重接触運動を実現した以前の研究に触発されて,参照として収集された参照ヒト歩行を利用したハイブリッドシステム・ベースの最適化問題を用いて,直接補綴に実装できる安定な多重接触人工歩容を設計形式的にすることである。可変インピーダンスと結合した二足歩行ロボット制御Lyapunov関数に基づく二次計画法を安定化する制御法を活用規制-オンライン最適化に基づくコントローラはシミュレーションとAMPROで実験的に設計された歩行を実現するために定式化した。この方法論を実験的に適用した場合に,改良された追跡とエネルギー効率が見られた。重要なことに,得られた多重接触義足歩行は運動学的及び動力学的の両方とも天然ヒト歩行の本質を捉えている。,最も一般的な人工制御器の一つとして,開業医-可変インピーダンス制御に対するノート駆動人工注目すべき成功に広く用いられている。しかし,このコントローラの不活性化のために,発見的フィードバックは,異なる被験者と運動モードのための制御パラメータを調整する必要がある。最終結果は,ユーザのための広範な試験時間,補綴物の最適性能と結合した。現在の最先端の欠点に触発されて,本研究では,新しい系統的方法論を含む歩容生成と最適化に基づく制御所与の被験者のための義足歩行を達成システム多重分域の混成に基づいて提案した。この方法は,臨床的同調を低減する可能性が制御最適性と効率を改善することを目指した。本報で用いた包括的技術は過剰な手動調整の必要性を回避する形式的モデルと制御器と結合した公称ヒト軌跡の使用である。特に,記録軌道(共通)を用いるよりもむしろ,本研究は,切断者のための人間のような歩行を自動的に設計するために人間に最適化問題を用いて異なるアプローチを行う。出力歩行は直接補綴デバイス上での実装に適用可能であることを提案最適化フレームワークを対照として健常者の軌跡を使用し,特定の制約(平滑遷移,トルクと角度限界を保証するために)を受ける。オフライン最適化の結果は,補綴に関する点別最適追跡を可能にするオンラインリアルタイム最適化ベースフィードバックコントローラを合成するために利用し,それ故,総合効率を改善した。この研究での実験結果は,この方式が安定して人間のような多重接触義足歩行を達成できることを示唆し,また他の伝統的なコントローラ(PDのような)と比較して,よりバランスの取れた性能を保証する。Copyright 2016 The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST【Powered by NICT】

シソーラス用語： 最適化問題 ,  ヒト ,  歩容 ,  制約条件 ,  エネルギー効率 ,  インピーダンス ,  トルク ,  *最適化 ,  フィードバック ,  歩行 ,  Lyapunov関数 ,  *補綴
準シソーラス用語： 二足歩行ロボット ,  *ハイブリッドシステム ,  義足歩行 , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (9件)： 工程管理  (KB03030P) ,  その他のオペレーションズリサーチの手法  (KA03070E) ,  制御工学一般  (IC01000V) ,  電気・防災・防犯・昇降機設備,その他の建築設備  (RB06030R) ,  機械の組立  (QC05000F) ,  ゲーム理論  (KA03060T) ,  生産形態  (KB03020E) ,  システム・制御理論一般  (IA02010H) ,  港湾施設,港湾工事  (RC15020H)

タイトルに関連する用語 (4件)： システムモデル ,  最適化 ,  大腿 ,  補綴